Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva
NÁSTROJE PRO FRÉZOVÁNÍ DŘEVA Bakalářská práce
2012/2013
Martin Dohnal
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Nástroje pro frézování dřeva zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s §47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne 6. května 2013
……………………… Martin Dohnal
Abstrakt Tato bakalářská práce v rámci bakalářského studia se zabývá problematikou fréz a jejich upínáním, dále pak nerovnostmi vzniklými při frézování. Kromě rozdělení fréz podle různých kritérií je uvedeno i použití každé frézy. Důležitou částí jsou zásady pedagogiky. V závěru práce je porovnání různých typů upínačů fréz a parametry, které ovlivňují výslednou kvalitu opracovaného povrchu včetně základních výpočtových vztahů. Klíčová slova Frézování, kotoučová fréza, stopková fréza, upínání fréz, nerovnosti povrchu, pedagogika.
Abstract This bachelor work within bachelor's degree deal with the cutters and clamping, then inequalities generated during milling. In addition to the division of cutters according to various criteria was shown using each cutter. Important part are principles of pedagogy. In conclusion, the comparison of different types of fixtures cutters and parameters, that affect the final quality of the machined surface including basic computational relations. Key words Milling, rotary cutter, milling cutter, clamping cutters, surface irregularities, pedagogy.
Obsah:
1 ÚVOD................................................................................................................ 6 2 CÍL PRÁCE..................................................................................................... 6 3 ROVINNÉ A TVAROVÉ FRÉZOVÁNÍ.............................................. 7 3.1 Teorie frézování………………………………………………………….... 7 3.2 Frézování čelními frézami……………………………………………….... 7 3.3 Frézování válcovými frézami……………………………………………... 8 3.4 Geometrie frézovacího nástroje………………………………………….... 9 3.5 Zásady pedagogiky………………………………………………………. 11
4 KLASIFIKACE FRÉZ.............................................................................. 14 4.1 Podle typu…………………………………………………………………14 4.2 Podle způsobu upnutí…………………………………………………….. 14 4.3 Podle uspořádání řezných nožů….……………………………………..... 15 4.4 Podle směru otáčení…………………………………………….…………15 4.5 Podle typu konstrukce………………………………………………….... 15
5 VÁLCOVÉ FRÉZY.................................................................................... 16 5.1 Nožové hřídele.…………………………………………………………... 16 5.2 Nožové hlavy.……………………………………………………………. 18
6 ČELNÍ FRÉZY............................................................................................ 20 6.1 Kotoučové frézy…………………………………………………………. 20 6.1.1
Drážkovací frézy………………………………………………….. 22
6.1.2
Čepovací frézy…………………………………………………….. 22
6.1.3
Zaoblovací frézy…………………………………………………... 23
6.1.4
Úhlové frézy………………………………………………………. 23
6.1.5
Speciální frézy…………………………………………………….. 24
6.2 Stopkové frézy………………………………………………………….. .26
7 SYSTÉMY UPÍNÁNÍ – VÁLCOVÉ FRÉZY................................... 30 7.1 Požadavky na upínací systémy………………………………………….. 30
7.2 Upínání na svislé vřeteno pomocí matice……………………………….. 31 7.3 Upínání nože pomocí upínací lišty……………………………………… 32
8 SYSTÉMY UPÍNÁNÍ - ČELNÍ FRÉZY……………………….….. 34 8.1 Frézovací trny.…………………………………………………………… 34 8.2 Upínací pouzdra.…………………………………………………………. 34 8.2.1
Mechanické upínání pomocí kleštinového upínače………………... 34
8.2.2
Upínače Weldon a Whistle Notch.…………………………………. 35
8.2.3
Hydraulické upínání………………………………………………... 36
8.2.4
Tepelné upínání ……………………………………………………. 38
8.2.5
Porovnání jednotlivých upínacích systémů………………………… 40
9 NEROVNOSTI PŘI FRÉZOVÁNÍ………………………………….. 41 9.1 Kvalita opracovaného povrchu...…………………………………….….. 42 9.2 Základní výpočtové vztahy……………………………………………… 44 9.3 Vyhodnocení výsledků frézovaní……………………………………….. 46
10 ZÁVĚR…………………………………………………………………….... 47 11 LITERÁRNÍ ZDROJE.…………………………………………………. 48
1 ÚVOD Jak je již známo, dřevo je úžasný a dobře obrobitelný materiál. K jeho obrábění se používají stroje s příslušnými nástroji. Stroje a nástroje se neustále vyvíjejí a jsou na ně kladeny větší a větší požadavky z hlediska životnosti a kvality. Také na upínací systémy jsou kladeny stále větší požadavky, protože upnutí nástroje má velmi významný vliv na výslednou kvalitu obrobené plochy. Tento trend má za cíl jak zvýšení produkce, tak i snížení výrobní ceny. Jelikož je frézování jednou z nejpoužívanějších technologií obrábění dřeva, je v této práci kladen důraz především na jednotlivé konstrukční typy fréz a jejich použití v dřevařském průmyslu při obrábění. V první části práce je rozebráno samotné frézování, geometrie nástroje, dále problematika výuky v této oblasti a hlavní pedagogické zásady. Tato část je rešerší literatury z této problematiky. Následuje klasifikace fréz podle daných kritérií a jsou představena jednotlivá konstrukční řešení fréz. Důležitou částí je upínání fréz, které ovlivňuje velikost nerovností povrchu. V poslední části práce jsou řešeny již zmíněné nerovnosti povrchu a činitelé, kteří je ovlivňují.
2 CÍL PRÁCE Tato bakalářská práce by měla sloužit jako učební materiál pro studenty i pro vyučujícího. Mezi hlavní cíle této práce patří zpracování prezentací na téma Frézovací nástroje a Upínání nástrojů, které by měly být použity při výuce. V závěru pak bude zhodnocení těchto prezentací vyučujícím. Dalším cílem je rešerše literatury z této oblasti včetně základních zásad pedagogiky. Studenti by po prostudování této práce měli mít přehled o jednotlivých typech fréz a o způsobech upínání daných typů fréz. Posledním úkolem bude vytvořit dva vzorky s různou velikostí nerovnosti povrchu materiálu s vysvětlením, jak ovlivní rychlost posuvu materiálu a rychlost otáček frézy výslednou jakost povrchu.
6
3 ROVINNÉ A TVAROVÉ FRÉZOVÁNÍ 3.1 Teorie frézování Frézování se provádí za účelem opracování a zlepšení kvality povrchu dřeva. Řezný proces ovlivňuje celá řada faktorů, které působí na obráběný materiál (obrobek), zvolenou technologii zpracování dřeva a řezný nastroj. Při obrábění dochází k oddělování materiálu obrobku břitem nástroje. [2]
Obr.3.1 – Schéma frézování. 1 – obrobek, 2 – fréza. [26]
3.2 Frézování čelními frézami Při tomto způsobu frézování je osa nástroje kolmá k obráběné ploše. Materiál je odřezáván nejen břity na obvodu, ale také břity na čelní ploše frézy. Tento způsob frézování je výkonnější, protože při obrábění zabírá více zubů současně. Tloušťka třísky se mění od minima do maxima, a to podle velikosti průměru frézy a šířky obráběné plochy. Čelní frézy se používají zejména při frézování na vertikálních frézkách, mohou se však používat i na frézkách s vřetenem vodorovným. [2]
7
Obr. 3.2.1 – čelní frézování. [3]
Obr. 3.2.2 – Spodní frézka. [22]
3.3 Frézování válcovými frézami Osa nástroje je rovnoběžná s obráběnou plochou. Používají se při frézování na frézkách převážně s vřetenem vodorovným. Příkladem použití v praxi jsou většinou srovnávací (tloušťkovací) frézky. [2]
8
Obr. 3.3.1 – Schéma rovinného frézování. [3]
Obr. 3.3.2 – Srovnávací frézka. [22]
3.4 Geometrie frézovacího nástroje Při styku nástroje s obrobkem je umožněn řezný proces. Nástroj má svůj charakteristický tvar, ozubení, velikost a počet břitů. Je charakterizován svým ostřím, svými rozměry, plochami a prvky. [1]
9
Obr. 3.4.1 – Čelní válcová fréza. [1] 1 – osa nástroje, 2 – upínací otvor, 3 – tělo frézy, 4 – špička, 5 – břit, Aγ – čelo, Aα1 – první hlavní hřbet, Aα2 – druhý hlavní hřbet, A’α – vedlejší hřbet, S – hlavní ostří, S’ – vedlejší ostří.
Plochy a konstrukční prvky nástroje Osa nástroje - je teoretická přímka s definovanou geometrií k danému povrchu. Svou roli hraje při ostření, upínání nástroje. Upínací otvor - je souhrn vnitřních ploch tělesa nástroje, které jsou určeny pro nastavení, upnutí nástroje. Tělo frézy - je na něm vytvořeno nebo upevněno ostří. Špička - relativně malá část ostří, která se nachází na spojnici hlavního a vedlejšího ostří, může být zaoblená nebo přímá. Břit - řezná část nástroje, která je ohraničena čelem a hřbetem nástroje. Spojen může být s hlavním i vedlejším ostřím. Čelo - plocha, po které odchází tříska. Hřbet - plocha, která při řezném procesu směřuje k ploše obrobku. 10
Stopka - je část nástroje určena pro upnutí. Řezná část - je funkční část nástroje, která obsahuje prvky tvořící třísku a zahrnuje zejména ostří, čelo a hřbet. U vícezubého nástroje má každý zub (břit) svoji řeznou část. [1]
3.5 Zásady pedagogiky Cílem je, aby si student odnesl ze studia co nejvíce jak dovedností, tak schopností. Proto je více než vhodné zúčastňovat se přednášek, které sice nejsou povinné, avšak velmi užitečné, protože se zde zpravidla student dozví informace navíc, které ve skriptech nejsou. Mým úkolem bylo vytvořit prezentace na téma Upínání frézovacích nástrojů a Frézovací nástroje, které mají sloužit k výuce na právě již zmíněných přednáškách. Jelikož je tato problematika rozsáhlá, je zde použito mnoho obrázků, neboť díky nim si studenti danou věc mnohem lépe představí, ale i snáze zapamatují. Například při zjišťování vlivu rychlosti posuvu materiálu a rychlosti otáček na kvalitu obrobené plochy při frézování (obr. 9.1.2) jsme si ověřili, že při velké rychlosti posuvu materiálu je kvalita povrchu obecně horší. Při použití vyšších otáček frézy za předpokladu stejné rychlosti posuvu je kvalita povrchu lepší. Na tomto příkladu jsem chtěl poukázat na to, že zkusit si frézování v praxi a porovnat tyto nerovnosti přímo na frézovaném materiálu je pro studenta mnohem názornější, než jen teoretické poznatky. Proto je pro studenta důležitá i praxe na dřevoobráběcích strojích, aby pochopil dané souvislosti. Tyto zásady zahrnují především: Dovednosti, schopnosti, návyky, kompetence a znalosti. Neustále je všude kladen požadavek na rozvoj dovedností. Většina vyučujících chápe dovednosti jako zautomatizované činnosti, postupy činností a schopnosti. Jelikož jsou pojmy dovednost a návyk podobné, dochází často k jejich záměně. [28] 1) Dovednost (skill) je charakterizována jako schopnost, pomocí níž můžeme provádět dané činnosti na základě dřívějších vědomostí, zkušeností. Jejím zdrojem a taktéž prostředkem jsou vědomosti, tzn. vědomosti nikoliv pouze zapamatované, ale i
11
pochopené pojmy, pravidla, fakta. Dovednosti a jejich rozvoj souvisí s rozvojem schopností, především schopností speciálních. 2) Schopnosti (abilities) jsou charakterizovány jako určité dispozice, předpoklady pro výkon úspěšné činnosti. Jsou stabilnější než dovednosti, jelikož jsou výsledkem ontogenetického vývoje. Mezi dovednosti patří např. schopnost pracovat v týmu lidí, schopnost tvůrčí a samostatné práce při výzkumu, schopnost komunikovat v cizím jazyce a prezentovat vědeckou práci. [28] Dovednost studijní je u studentů na vysokých školách důležitá a je na ni kladen neustále požadavek. Měla by se rozvíjet již od počátku studia, a to systematicky. Zahrnuje velký rozsah činností, jako je vnímání a zpracovávání informací, práce s textem, činnosti související s přípravou, plánováním, kontrolou a realizací výroby. Dovednosti se dají rozdělit podle dominující složky. Tyto složky mohou být psychomotorické, rozumové a sociálně komunikativní. [29] Na psychomotorické dovednosti je kladen velký důraz, a to v souvislosti propojení teorie a praxe, dále pak v souvislosti s neustálým vývojem veškeré techniky. Rozumové dovednosti jsou založené na rozumové činnosti a sociálně komunikativní dovednosti předpokládají dovednost studentů komunikovat, jsou důležité při vedení lidí a pro efektivní odbornou komunikaci. [29] V dnešní době má spousta studentů problém se vyjadřovat na úrovni, což je dáno především rozvojem internetu a sociálních sítí a je zřejmé, že tyto dovednosti jsou důležitou součástí každého absolventa vysoké školy. Proto by student měl umět prezentovat a obhájit své myšlenky a názory. Důležité je studenty motivovat k práci. Při nesprávném či chybném výkonu by měl vyučující studenta podnítit k myšlení o dané činnosti a následně nalezení příčiny této chyby, aby ji příště eliminoval. Jako kontrola dovedností studentů pro učitele slouží testy a zkoušky. Ty poskytují vyučujícímu informace o úrovni osvojení dovedností studentů. 3) Návyky (habits) jsou charakterizovány jako zautomatizované složky činností, někdy mohou být součástí složitějších dovedností, které jsme si zautomatizovali osvojenou činností. Mohou být stereotypní. Naproti tomu dovednost se projevuje, pokud řešíme problémy nové. Návyk se může při zefektivňování dané činnosti měnit.
12
4) Kompetence (competences) představují souhrn schopností, dovedností a vědomostí, které jsou důležité pro uplatnění člověka a jeho osobní rozvoj. Cílem vzdělávání studentů je vybavit žáky souborem důležitých kompetencí, které jsou pro ně dosažitelné. Je to však dlouhodobý proces. Student by tak měl být připraven pracovat na pedagogických, řídících, vědecko-výzkumných pozicích v oblasti dřevozpracujícího průmyslu. [28] 5) Znalost (knowledge) zahrnuje veškeré znalosti pro řešení, interpretaci vědeckých problémů, znalosti, které se týkají mechanických, fyzikálních a technických problémů v oboru zpracování dřeva. Taktéž by se člověk měl umět orientovat v normách, zkouškách pro zjišťování vlastností dřeva a materiálů na jeho bázi. [29] Aby si studenti odnesli z výuky co nejvíce, je vhodné kromě teoretických poznatků zahrnout do výuky praktická cvičení, kde si studenti zkusí samostatně pracovat, dále pak aplikovat např. výpočtové vztahy atd. Také výjezdy do firem, v našem případě dřevozpracujících, jsou velmi vhodné. Studenti mají možnost vidět veškeré vybavení ve skutečnosti a takto si to pak lépe zapamatují. Tato část byla brána jako rešerše literatury z dané oblasti fréz, i co se týče hlavních zásad pedagogiky. Z následující části práce bude použit rozbor pro slidy prezentací na téma Frézovací nástroje a Upínání frézovacích nástrojů, což je jeden z hlavních výstupů této práce. Z této rešerše vyplývá, že se budu zabývat následujícími problémy: (týká se i prezentací).
-
Srovnání povrchu dílce do roviny a jeho opracování na hladší (cíle frézování)
-
Získání dílce požadované tloušťky, rozměrů a kvality povrchu (cíle frézování)
-
Požadavky na upínací systémy
-
Typy fréz a jejich upínání
-
Nerovnosti vzniklé při frézování
13
4 KLASIFIKACE FRÉZ 4.1 Podle typu 1. Kotoučové frézy Obr. 4.1.1 – kotoučová fréza. [23]
2. Stopkové frézy Obr. 4.1.2 – stopková fréza. [16]
3. Noţové hřídele (hlavy) Obr. 4.1.3 – nožová hlava. [22]
4.2 Podle způsobu upnutí 1. Frézy nástrčné (s otvorem) Obr. 4.2.1 – nástrčná fréza na výplně dveří. [23]
2. Frézy stopkové Obr. 4.2.2 – stopková fréza zaoblovací. [13]
14
4.3 Podle uspořádání řezných noţů 1. S noţi přímými Obr. 4.3.1 – hoblovací nožová hlava. [22]
2. S noţi po šroubovici Obr. 4.3.2 – spirálová frézovací hlava. [22]
4.4
Podle směru otáčení
1. Pravořezné 2. Levořezné Obr. 4.4.1 – fréza spirálová pravořezná. [13]
4.5 Podle typu konstrukce 1. Celistvé nástroje - nástroj bez nerozebiratelně spojených nebo vyměnitelných částí, těleso a řezné části (destičky) jsou z jednoho kusu materiálu.
Obr. 4.5.1 – stopková fréza drážkovací. [18]
2. Nerozebiratelně spojené nástroje - řezné součásti (břitové destičky) jsou spojeny s tělem
nástroje nerozbiratelným
spojením, např.
svařováním, lepením apod. Obr. 4.5.2 – drážkovací fréza s rovnými zuby. [8]
15
pájením,
3. Sloţené nástroje - zde je použito jeden nebo více řezných součástí (břitových destiček, nožů), které jsou rozebiratelně upevněny v těle nástroje pomocí upevňovacích prvků, řezné součásti mohou být celistvé nebo spojené (nerozebiratelně).
Obr. 4.5.3 - falcovací hlava s vyměnitelnými břitovými destičkami. [8]
4. Sadové nástroje - frézovací jednotka je složena ze sady jednotlivých nástrojů, upnutých na společném nosném prvku.
Obr. 4.5.4 - složená fréza na dveřní zárubně. [8]
5 VÁLCOVÉ FRÉZY Jak již bylo zmíněno na začátku, válcové frézy se používají především k frézování vodorovných ploch, kde vřeteno je zpravidla vodorovné, mohou se ovšem používat i na spodních frézkách s vřetenem svislým. Nejčastěji je můžeme vidět na srovnávacích či tloušťkovacích frézkách. Do této kategorie patří nožové hřídele a hlavy. [7] 1.1. Noţové hřídele Nožové hřídele jsou nástroje používané u srovnávacích a tloušťkovacích frézek, CNC strojů. Osa hřídele je ve většině případů vodorovná. Nástroj má válcový tvar a otáčí se proti pohybu obrobku. V těle má připevněny jeden nebo více frézovacích nožů a ty mohou být uchyceny různými způsoby. U těchto hřídelí může být ostří přímé, nebo umístěné po šroubovici. Jeden z nejčastějších způsobů použití je již zmiňovaná srovnávací frézka. U srovnávacích frézek mohou nože přesahovat hřídel o maximálně 1,1 mm. [7] 16
Obr. 5.1 – srovnávací frézka RFS 410. 1 – přední stůl, 2 – zadní stůl, 3 – pravítko, 4 – kryt nožové hřídele, 5 – ovládání stroje, 6 – nastavení úběru třísky. [9] Ve stroji je použit čtyřnožový hoblovací válec.
Obr. 5.2 – detail uchycení nožů. [9]
Obr. 5.3 – čtyřnožový hoblovací válec. [9]
17
Nože tedy mohou být buď přímé, viz výše, nebo umístěné po šroubovici. Tento způsob má oproti klasickému způsobu řadu výhod: [16] - Redukce emisí hluku až o 13 dB - Povrch je obrobený čistě a kvalitně. - Proces obrábění je energeticky méně náročný – postupný záběr nože. - Jednoduché nasazení upínacích lišt a nožů do nožové hřídele (hlavy).
Obr. 5.4 – spirálová frézovací hlava. [16]
5.2 Noţové hlavy Nožové hlavy se taktéž používají u srovnávacích a tloušťkovacích frézek, dále pak u spodních frézek se svislým vřetenem např. k profilování hran. Obr. frézovací hlavy s noži přímými a noži umístěnými po šroubovici - viz kapitola 4.3. Možnost použití pro tvrdé i měkké dřevo. [3]
Obr. 5.2.1 - falcovací hlava s vyměnitelnými břitovými destičkami. [8]
18
Obr. 5.2.2 - nožová hlava s vyměnitelnými břitovými destičkami se sražením a zaoblováním hran. [8]
Obr. 5.2.3 – NH 40 – univerzální profilovací nožová hlava. [10] Hlava určená k profilování pomocí tvrdokovových a HL (HSS) břitů. V závislosti na tvaru profilu se volí spodní, horní nebo oboustranné provedení. Jakost tvrdokovu se volí v závislosti na obráběném materiálu, tj. rostlé dřevo nebo DTD a MDF. Předností této hlavy je uložení nožů hluboko v tělese, což zabraňuje deformacím tělesa při nahodilém zatížení. [10]
19
6 ČELNÍ FRÉZY Pomocí čelních fréz je materiál odřezáván nejen břity na obvodu, ale také břity na čelní ploše frézy, při obrábění zabírá více zubů současně. Tloušťka třísky se mění od minima do maxima, a to podle velikosti průměru frézy a šířky obráběné plochy. Použití: při frézování na vertikálních frézkách, mohou se však používat i na frézkách s vřetenem vodorovným. Zatížení nástroje i stroje při řezání je prakticky konstantní, chod stroje je plynulý a rovnoměrný. Materiál je odřezáván zuby na obvodě frézy, čelní zuby obrobenou plochu vyhlazují. Kvalita obrobené plochy je lepší než u frézování pomocí válcové frézy. [3]
6.1 Kotoučové frézy Jsou nástroje určeny převážně do spodních frézek, čtyřstranných frézek, okenních center a některých dalších dřevoobráběcích strojů. Upínací otvor je zpravidla Ø 30 mm (výjimečně Ø 40 mm), ve čtyřstranných frézkách se setkáme většinou s upínáním Ø 40 mm. Nástroj se upevňuje na frézovací trn. Tento trn je spojen s vřetenem frézky pomocí kuželové stopky s přesuvnou maticí. Kotoučové frézy mají tvrdokovové břity, a to buď v pájeném provedení nebo s výměnnými břitovými destičkami (VBD). [3]
20
Obr. 6.1 – zaoblovací kotoučová fréza. [1] Základní rovina Pr – rovina prochází pomyslným bodem ostří, je kolmá na předpokládaný směr pohybu. Rovina ostří Ps – je tečna k ostří v pomyslném bodě a je kolmá k nástrojové základní rovině Pr. Boční rovina Pf – prochází pomyslným bodem ostří, leží v ní vektory všech pohybů (vc, vf, ve) a je kolmá k nástrojové základní rovině Pr. (zpravidla orientována ve směru posuvu) Zadní rovina Pp – prochází pomyslným bodem ostří, je kolmá k nástrojové boční rovině Pf a základní rovině Pr. 21
Ortogonální rovina Po – kolmá k nástrojové rovině ostří Ps a nástrojové základní rovině Pr. Normálová rovina Pn – kolmá k ostří v uvažovaném bodě (jediná nástrojová rovina, která není obecně kolmá k Pr). [3]
6.1.1
Dráţkovací frézy
Tyto frézy se používají pro vytvoření potřebné drážky, pro předřezávání v protiběžném nebo při strojním posuvu i souběžném frézování.
Obr. 6.1.1 – kotoučová fréza drážkovací s rovnými zuby a předřezávači. Díky předřezovým zubům (1 horní a 1 spodní) poskytují tyto frézy vyšší kvalitu frézované drážky a jsou vhodné i pro frézování polodrážek. [8]
Obr. 6.1.2 – kotoučová fréza drážkovací stavitelná. Tyto frézy bez předřezávačů jsou vhodné pro frézování drážek, na jejichž kvalitu nejsou kladeny vysoké nároky. [8]
6.1.2
Čepovací frézy
Tyto frézy lze použít pro zarovnávání nebo drážkování tvrdého a měkkého dřeva, dále pak pro frézování čepů a rozporů dveřních a okenních dílců na spodních frézkách. Nástroj je možno použít jak pro strojní, tak i ruční posuv. 22
Obr. 6.1.2 – kotoučová čepovací fréza. [8]
6.1.3 Zaoblovací frézy Používají se pro vytvoření zaoblení z poloviny hrany nebo po celé hraně dílce.
Obr.6.1.3.1 – kotoučová fréza zaoblovací půlkruhová vydutá. [8]
Obr. 6.1.3.2 - kotoučová fréza zaoblovací půlkruhová vypouklá. [8]
6.1.4 Úhlové frézy Tento typ fréz nachází využití při srážení hran, výrobě rohových spojů pod daným úhlem. V závislosti na typu je lze požít pro masiv, velkoplošné i laminované materiály.
23
Obr. 6.1.4.1 - kotoučová úhlová fréza. [8]
Obr. 6.1.4.2 - kotoučová úhlová fréza stavitelná. [8]
6.1.5 Speciální frézy Do této skupiny spadají frézy složené, které se používají pro vytvoření požadovaného profilu oken, dveří, zárubní, palubek apod.
Obr. 6.1.5.1 - sada kotoučových fréz na výrobu dveří. Je určena k výrobě interiérových dveří z měkkého i tvrdého dřeva. Frézovací hlava je velice všestranná, protože lze do ní upnout pět různých profilových žiletek, s nimiž lze vyrobit nejžádanější profily. [8]
24
Obr. 6.1.5.2 - sada kotoučových fréz na okenní křídlo, skládá se z devíti nástrojů. Určeno pro strojní posuv. [8]
Obr. 6.1.5.3 - sada kotoučových fréz na dveřní zárubně. Má výměnné destičky (VBD), skládá se z šesti nástrojů, strojní posuv. [8]
Obr. 6.1.5.4 - sada kotoučových fréz na palubky. [8]
25
6.2 Stopkové frézy Stopkové frézy jsou nazývány stopkové proto, protože mají stopku, pomocí které se nástroj upíná do stroje. Osa otáčení nástroje je totožná s osou otáčení vřetena. Jsou určeny pro použití v horních frézkách, ale i při pomocných aplikacích na CNC strojích. Používají se při frézování všech kompozitních materiálů, překližky, DTD, tvrdého a měkkého dřeva. Jsou více namáhány na ohyb, proto mají na prodlužovacím čepu opěrné valivé ložisko. [3]
Dráţkovací fréza dvoubřitá Tato fréza má kvalitní ostří, břity jsou osazeny slinutými karbidy. Využívá se na drážkování a zářezy, na výrobu čepů a pera, čelních lišt, otvorů pro spojovací kolíky, vykružování podle šablon. Jsou vhodné pro frézování tvrdého i měkkého dřeva, MDF, DTD, lamina, lepeného dřeva.
Obr. 6.2.1 – drážkovací fréza a její použití – ozubové spojení. [13]
26
Dlabací a srovnávací fréza Tyto frézy zaručují kvalitní frézování drážek pro závěsy bez otřepených hran nebo hrubého dna.
Obr. 6.2.2 – dlabací, srovnávací fréza a její použití – závěsy. [13]
Fréza na okenní těsnění Používá se na frézování drážek pro dveřní a okenní těsnění. Díky dvou břitům na jedné fréze se jedná o úspornou dvoustrannou konstrukci. Tělo nástroje je z celokarbidu.
Obr. 6.2.3 – fréza na okenní těsnění a její použití. [13]
27
Rybinovací fréza Používá se na výrobu samosvorných spojů, jako jsou např. rybinové ozuby.
Obr. 6.2.4 – rybinovací fréza a její použití – rybinové ozuby. [13]
Ořezávací fréza Používá se pro výrobu otvorů v obložení, oknech a dveřích.
Obr. 6.2.5 – ořezávací fréza na otvory a její použití. [13]
28
Čelní vypouklá fréza Používá se k vytvoření rytin do jakéhokoli dřeva nebo dřevěného výrobku.
Obr. 6.2.6 – čelní vypouklá fréza a její použití – rytina ve dřevě. [13]
Falcovací fréza S pomocí této frézy lze zhotovit polodrážky o délce až 19 mm, obnovit drážky starších okenních rámů na vsazení izolovaných skel. Má zešikmené ostří pro lepší odvod třísky.
Obr. 6.2.7 – falcovací fréza na polodrážku a její použití. [13]
29
Frézy pro rámové výplně Používají se pro výplně rámů u nábytkových dveří a zásuvek.
Obr. 6.2.8 – stopková fréza pro rámové výplně a její použití. [13]
7 SYSTÉMY UPÍNÁNÍ – VÁLCOVÉ FRÉZY K upnutí frézy se používají frézovací trny a upínací pouzdra. K upínání kotoučových, tvarových fréz, válcových a válcových čelních fréz se používají již zmíněné frézovací trny. Fréza je upevněna na frézovacím trnu a vykonává rotační pohyb. Potřebná vzdálenost frézy od stolu, resp. výška záběru frézy v obrobku se vymezuje pomocí distančních kroužků. Frézy by měly být upínány co nejblíže obrobku, protože řezná síla vyvolá na fréze a frézovacím trnu ohybovou sílu a krouticí moment. Aby došlo k zachycení ohybové síly, frézovací trn je uložen ve vodících ložiscích podpěrného ramene. [3]
7.1 Poţadavky na upínací systémy -
Vysoká tuhost v ohybu
-
Vysoké dynamické vyvážení
- Schopnost zajistit vysoké upínací síly pro přenos velkých krouticích momentů - Schopnost zajistit přesné upnutí s minimálním obvodovým házením - Schopnost tlumit vibrace 30
- Krátké časy při uvolňování a upevňování nástroje - Bezpečnost pro obsluhu - Vysoká životnost -
Nízká cena 7.2 Upínání na svislé vřeteno pomocí matice Velký důraz při tomto způsobu upínání musí být kladen na to, aby osa frézy ležela
v ose vřetene. Dalším důležitým aspektem je to, aby veškeré prvky byly čisté, pravoúhlé, rovnoběžné a bezpečně axiálně upnuté. [3]
Obr. 7.2.1 – upnutí kotoučové frézy na svislém vřeteni. 1 – svislé vřeteno frézky opatřené závitem, 2 – utahovací matice, 3 – nastavovací kroužky, 4 – kotoučová fréza. Červené šipky značí otvory pro usazení odsávacího modulu s pravítkem. [14] Fréza je upnutá na frézovacím vřeteni pomocí upínací matice. Vřeteno je na hřídeli upevněno vřetenovou maticí. Upínací matice se zašroubovává proti směru otáčení vřetene, resp. frézy, aby nemohlo dojít k samovolnému uvolnění frézy. Při spuštění stroje má matice tendenci nástroj ještě více přitáhnout. 31
Obr. 7.2.2 – prodloužený frézovací trn s distančními kroužky a maticí. [15]
7.3 Upínání noţe pomocí upínací lišty
Obr. 7.3.1 – upínací systém pomocí lišty. 1 – nůž, 2 – upínací lišta, 3 – upínací šroub, 5 – nožová hlava. [16] Na obrázku č.1 se pomocí šroubu vyvodí tlak, který tlačí na upínací lištu. Tímto tlakem drží nůž a zabraňuje tak jeho vypadnutí. Nůž je v tomto případě ze zadní strany zoubkovaný, což je z důvodu bezpečnosti. Tělo nástroje je z oceli a lze ho během chvilky vyměnit. Na obrázku č.2 je obdobný systém, pod nožem je tlačná pružina, která zajišťuje určitou vůli při seřizování výšky nože a usnadňuje tak jeho výměnu. 32
Obr. 7.3.2 – upínací systém pomocí lichoběžníkové lišty (Systém Centro-Fix). 1 – nůž, 2 – upínací lišta, 3 – upínací šroub,4 – utahování šroubů, 5 – nožová hlava, 6 – drážka pro ostření. [16] Na obrázku č.1 je upínací systém Centro-Fix. Jedná se o nový typ konstrukce, u které se nůž automaticky nastavuje a upíná v důsledku odstředivé síly přítlačné lichoběžníkové lišty. Bezpečnost upevnění je navíc zvýšena šroubem, jehož osová síla zvyšuje přítlak lišty. Řezná hrana vyměnitelného nože se opakovaně nebrousí, předpokládá se výměna po opotřebení obou řezných hran. Na obrázku č.2 je systém s upínací lištou, která se taktéž přitahuje pomocí šroubů z boku nástroje. Nástroj je navíc opatřen drážkou pro ostření. Nože lze brousit i v těle nástroje s přesností 0,005 mm, což je velká výhoda. [16]
33
8 SYSTÉMY UPÍNÁNÍ - ČELNÍ FRÉZY 8.1 Frézovací trny Frézovací trny se používají jak u válcových, tak u čelních fréz. (viz předchozí kapitola). [3]
8.2 Upínací pouzdra Upínací pouzdra se používají k upnutí frézy s válcovou stopkou. Mohou být mechanické, hydraulické a tepelné. [3]
8.2.1 Mechanické upínání pomocí kleštinového upínače Princip těchto upínačů spočívá v zatlačení výměnné vložky (kleštiny) do kuželové dutiny upínače, a to pomocí převlečné matice. Vložka má po obvodu zářezy, které umožňují její malou pružnou deformaci a tím upnutí nástroje. Rozsah upnutí vložky je 0,5 až 1 mm. Je nutné si k upínači opatřit kleštiny potřebných průměrů, nebo celou sadu kleštin (např. 2–25 mm). Obvodová házivost je okolo 0,01 mm. Výhoda tohoto upínače spočívá v tom, že mohu upínat libovolné průměry a tím pádem i levnější nástroje. Kleštinové upnutí vykazuje velmi dobrou přesnost a taktéž přenos krouticího momentu. [24]
Obr. 7.2.1 – Kleštinový upínač – princip. [17] Obr. 7.2.2 – Kleštinový upínač ER – upínač z oceli chrom-manganové, povrch kalený a broušený. [17] 34
8.2.2 Upínače Weldon a Whistle Notch Jsou velmi jednoduché a svou cenou přijatelné upínače. Používají se k upínání stopkových fréz, které jsou opatřeny odpovídající boční plochou pro upnutí nástroje. Weldon upínače používají k upnutí jeden či dva šrouby, které jsou kolmé k ose nástroje. Je zde možnost libovolně zvyšovat velikost krouticího momentu až do lomu frézy. Mezi nevýhody tohoto upínače patří krátká životnost drahých nástrojů, a to v případě, že frézujeme vysokovýkonně. Dále pak obvodové házení při nesprávném upnutí nástroje v upínači, stopka v něm potřebuje určitou vůli. [24]
Obr. 8.2.2.1 - Upínací trn pro nástroje s válcovou stopkou typu Weldon. [18]
Whistle Notch používají jeden či dva šrouby, které jsou skloněné o 2°. Z důvodu potlačení excentricity vlivem jednostranného působení upínací síly se vnitřní průměr upínače brousí, a to s přesností H4 a současně je vyžadováno používání nástrojů s přesnou stopkou h6. Vyrábějí se pouze ve vybrané průměrové řadě (6, 8, 10, 12, 16, 20, 32 a 40 mm), upnutí mezirozměru není možné. Velkou nevýhodou je nutnost použít pro každý průměr stopky nástroje jiný upínač, dále pak vysoká házivost upnutého nástroje (15–20 µm), která vychází z principu upnutí – nástroj je odtlačován upínacím šroubem mimo osu rotace. Taktéž odolnost proti vibracím není vysoká, protože pevné upnutí je až v místě kontaktu upínacího šroubu a stopky nástroje, tzn. daleko od čela upínače. Při porovnání s klasickým kleštinovým upínačem je na tom kleštinový upínač lépe, dle přesnosti a provedení je možné docílit výrazně lepší házivosti. [24]
35
Obr. 8.2.2.2 – Upínací trn typu Whistle-Notch. [17]
8.2.3 Hydraulické upínání Hydraulické upínače využívají k centrickému upínání stopky nástroje deformaci vnitřního pouzdra, která je vyvozena zvýšením tlaku hydraulické kapaliny. Pomocí otáčení upínacího šroubu uvnitř upínače se vytvoří rovnoměrný tlak hydraulické kapaliny. Vzniklý tlak působí na upínací pouzdro a tím dojde k pevnému upnutí nástroje. Jedná se o velmi univerzální upínače, jsou charakteristické velmi dobrým tlumením vibrací, nenáročností na údržbu, házivost je ≤ 3 µm. Výhodou je snadná a rychlá přestavitelnost na jiný průměr stopky, a to pomocí přesných vložek. Při vysokých otáčkách u nich nedochází k poklesu upínací síly. Těmito upínači lze upnout stopky hladké, výjimečně se zafrézovanou ploškou. Tolerance stopky je h7. Další výhodou je vybavenost drážkami, do kterých vytlačí nečistoty, pokud je měrný tlak vysoký (při upínání nástroje). Tyto nečistoty by mohly negativně ovlivnit přesnost upnutí – tzn. aktivní povrch pouzdra zůstane čistý. Pro upnutí fréz menších rozměrů je možné použít redukční pouzdra. Vedoucí postavení na trhu v této kategorii upínačů má firma Schunk s upínacím systémem Tendo. [24]
36
Obr. 8.2.3.1 – hydraulický upínač Tendo – princip upínání. 1 – tlakový šroub, 2 – tlakový píst, 3 – pístové těsnění, 4 – délkové nastavení šroubu, 5 – rozpínací objímka, 6 – spirálové drážky, 7 – komorový systém, 8 – fréza. [20] Upínací část se skládá z těsnění, pístu a upínacího šroubu. Upínací šroub se ovládá ručně pomocí dodaného klíče. Spirálová drážka je zapracována do rozpínacího pouzdra. Komorový systém vzniká po vložení rozpínacího pouzdra do těla upínače (na obou koncích je pouzdro zaletováno). [20] Výhody tohoto systému: -
Břity zabírají rovnoměrně, zlepšení výsledků obráběcího procesu (tolerance, povrch).
-
Menší mechanické opotřebení břitů nástroje – tzn. snížení nákladů na broušení
-
Bezpečnost při výměně nástroje
-
Velmi krátké přípravné časy
-
Vysoké upínací síly při vysokých otáčkách, malé odstředivé síly
-
Tlumení vibrací
-
Jednoduchá obsluha
37
8.2.4 Tepelné upínání Jak už je zřejmé z názvu, u tepelných upínačů se využívá tepelné roztažnosti kovů při vysokých teplotách. Každý materiál se chová jinak, v závislosti na součiniteli tepelné roztažnosti. Tato metoda se používá pro upínání stopkových fréz, kde se pouzdro ohřívá či ochlazuje. Ohřev se provádí pomocí vysokofrekvenční indukční cívky. Aby se pouzdro mohlo ohřát na požadovanou teplotu, je k tomu potřeba zařízení, které dokáže v krátkém časovém intervalu pouzdro zahřát na požadovanou teplotu a poté ochladit tak, aby došlo k upnutí nástroje. Chlazení je možné provádět přirozenou cestou (časově náročné) nebo nuceně (pomocí chladicího systému). Teplota by neměla přesáhnout mez, která by mohla ovlivnit krystalovou mřížku materiálu. Ideální teplota je tedy 250–350 °C. Chladicí systémy mohou být vzduchové, na vodní bázi. Doba chlazení se v závislosti na typu pohybuje v rozmezí 20 sekund–2 minuty. Mezi výhody tohoto systému patří rychlé, jednoduché a tuhé upnutí nástroje, dále pak přesnost. Umožňuje přenos velkých krouticích momentů díky velké upínací síle, dobrá odolnost vůči vysokým teplotám díky použitým materiálům, použití pro nejvyšší otáčky. [24]
Tepelný upínač Thermo Grip
Obr. 8.2.4.1 – Rozložení teploty v tepelném upínači Thermo Grip. Jako materiál je použita žáruvzdorná ocel, která odolává teplotám do 550 °C. Upínání je možné opakovat více než 5000 krát. [20]
38
Obr. 8.2.4.2 – kuželový náběh tepelného upínače Thermo Grip. Na levém obrázku pod pozicí 1 – kuželový náběh - ke smrštění frézy může dojít bez jakékoliv dopomoci. Pozice 2 znázorňuje odlehčení, které zajišťuje to, aby nevznikalo pnutí při uvolnění smrštění. Všechny tepelné upínače Thermo Grip jsou opatřeny kuželovitým náběhem, tím dojde k vystředění upínací stopky a smrštění tak probíhá automaticky. [21]
Obr. 8.2.4.3 – Technika používaná při tepelném upínání. Přístroj pracuje na principu transformátoru, teplo se vytváří přímo v upínacím pouzdře, chladí se vodou. Princip je takový, že přes závitovou cívku (induktor) prochází střídavý proud a ten okolo sebe vytvoří elektromagnetické střídavé pole. Při vložení vodiče (upínacího pouzdra) do tohoto pole dojde k indukci napětí, což má za následek vznik střídavého proudu, který ohřívá pouzdro. [20]
39
8.2.5 Porovnání jednotlivých upínacích systémů Tab. 8.2.5.1 – porovnání upínacích systémů od firmy Schunk. [20]
Tepelné upínače
Typ upínače Hydraulické upínače
Mechanické upínače
< 0,003 mm
< 0,003 mm
< 0,01 mm
Upínací síla
Tepelné upínače mohou v průběhu obrábění ztrácet upínací sílu (zahřátí upínače).
Vysoké upínací síly, upínací síla se zvyšuje při ohřívání upínače (zvětšení objemu oleje).
Vysoké upínací síly pro vrtání, dokončovací frézování a frézování (srovnatelné s hydraulickými upínači).
Tlumení vibrací
Bez tlumení, velmi tvrdé upnutí, vznikající vibrace nejsou pohlcovány a negativně ovlivňují kvalitu obrobené plochy.
Velmi dobré tlumení vibrací (olejová komora). Zvyšuje se trvanlivost nástroje a zlepšuje se kvalita obrobené plochy.
Excelentní tlumení vibrací. Zvyšuje se trvanlivost nástroje a zlepšuje se kvalita obrobené plochy.
Ţivotnost upínače
Již po cca. 80–100 upínacích cyklech se mohou vyskytnout mikro-trhlinky v materiálu a zvýší se vnitřní pnutí.
1 rok záruka bez omezení počtu upnutí. Počty upnutí v řádu tisíců nejsou problémem.
1 rok záruka bez omezení počtu upnutí. Počty upnutí v řádu tisíců nejsou problémem. Materiál se deformuje v elastickém rozsahu.
Časy pro výměnu nástroje
Časově náročná výměna a případné opravy upnutí nástroje, vždy nový cyklus ohřevzchlazení.
Nejkratší časy pro Jednoduchá výměna a výměnu nebo opravu oprava upnutí nástroje, upnutí nástroje; povolit krátké časy pro výměnu upínací šroub, nástroj nástroje, bez čekání na upravit, utáhnout zchlazení upínače. upínací šroub.
Parametr Obvodová házivost
Možnost popálení při nepozornosti nebo Zcela bezpečné upínání Zcela bezpečné upínání Bezpečnost nedodržení pro člověka a okolí. pro člověka a okolí. práce bezpečnostních pokynů. Excelentní tlumení Díky tlumení vibrací se Vyšší trvanlivost než vibrací a vysoká Trvanlivost často dosahuje vyšší u mechanických přesnost upnutí výrazně upnutého trvanlivost než u upínacích systémů. zvyšují trvanlivost břitů nástroje tepelného upínání. nástroje.
40
9 NEROVNOSTI PŘI FRÉZOVÁNÍ Při frézování vznikají na obrobeném povrchu vlivem kinematiky pohybu, tj. vlivem rotačního pohybu nástroje a přímočarého pohybu obrobku nerovnosti, jejichž výška je ovlivněna průměrem nástroje (při nahrazení cykloidního pohybu řezné hrany pohybem kruhovým) a posuvem na zub frézy. Dráha břitu obrobku vytváří cykloidu, řezná rychlost je ale u větších průměrů fréz v poměru k rychlosti posuvu velmi vysoká, tzn. že na úseku, kde zabírá břit, je možné s dostatečně velkou přesností předpokládat, že jeho řezná dráha bude tvořit kružnici. [25] Hloubka vlnky y se vypočte podle vztahu: √
[
][ ]
Velmi významný vliv na kvalitu povrchu má velikost posuvu na zub.[27] Z hlediska kvality povrchu dílce je žádoucí, aby řezné hrany všech nožů ležely na jedné kružnici, kde geometrická osa a osa rotace jsou totožné. Pokud ale není této podmínky dosaženo, jsou dvě příčiny rozdílností skutečných kinematických nerovností od teoretických. První příčinou rozdílností řezných kružnic nožů může být nepřesné ustavení nožů v hlavě (pokud budeme předpokládat, že geometrická osa těchto kružnic a osa rotace nástroje jsou totožné). V tomto případě se při odebírání třísky neúčastní všechny nože stejně, ale nože, které leží na menším poloměru, odebírají třísku menší tloušťky a délka třísky je jiná pro každou řeznou hranu. Může se stát i to, že řezná hrana se prakticky vůbec neúčastní řezného procesu. Vzniklým důsledkem je potom výrazně větší tloušťka třísky, která je odebrána následující řeznou hranou. Její opotřebení je intenzivnější a životnost je menší. Dalším, v pořadí druhým zdrojem nepřesností (pokud budeme předpokládat, že všechny řezné hrany leží na jedné kružnici, která je souosá s otvorem pro upínání), je způsob upevnění frézy upínacím otvorem na vřeteno frézky, který je zabezpečený předepsaným způsobem upevnění H7/h6. Toto upevnění umožňuje maximální vůli mezi největším průměrem otvoru frézy a nejmenším průměrem hřídele. [25]
41
9.1 Kvalita opracovaného povrchu Povrch dílce po opracování by měl být tak hladký a rovný, aby dále nebylo potřeba další obrábění. Řezný účinek lze vylepšit tím, že ostří frézy povedeme jednostranně nebo oboustranně šikmo. Pokud zvýšíme řeznou rychlost, lze docílit zmírnění vlivu orientace řezu k dřevním vláknům a tím získat povrch lepší kvality (obr. 9.2.1). Cílem je pochopitelně to, aby prohlubně vznikající při frézování byly co nejmenší. Toho lze docílit změnami rychlosti posuvu, řezné rychlosti a počtu činných ostří nástroje.
Obr. 9.1.1 – směr záběru rotujícího nástroje při obrábění. [4] Při nastavení příliš velké podávací rychlosti budou odstupy vzniklých prohlubní ve dřevě moc velké a plocha nebude řádně hladká. Při zvolení příliš pomalé rychlosti dosáhneme sice hladkého povrchu, jelikož stopy po nožích nebudou téměř zřetelné, ale ostří nebude téměř zabírat – budou povrch škrábat. [4]
42
Obr. 9.1.2 – schéma třískového obrábění – obr. a. Na obr. b – jsou rozdílné šířky prohlubní po záběru nože f a jejich hloubky t v závislosti na přesném seřízení dráhy ostří (S1 a S2). [4] Obecný předpoklad pro to, aby vůbec mohl řezný proces vzniknout, platí podmínka, že střední tloušťka třísky hstř musí být větší než poloměr ostří nástroje ρ. Pokud by tato podmínka nebyla splněna, nedošlo by k oddělování třísky.
Obr. 9.1.3 – schéma oddělování třísky. 1 – tříska, 2 – nástroj, s – tloušťka třísky, poloměr ostří, u – posuv nástroje. [6]
43
–
Na nerovnosti povrchu a topografii vlastní obrobené plochy obrobku má vliv proces tvorby třísky.
Obr. 9.1.4 – schéma rovinného frézování, oddělování třísky. [30]
9.2 Základní výpočtové vztahy [5] Střední tloušťka třísky (teoretická) je funkcí posuvu na břit. Střední tloušťka třísky: ř
ř
[
]
(2)
Střední úhel řezu: )[
(
ř
]
Posuv na zub: [
]
Řezná rychlost: [
]
44
R – poloměr ostří, vf – rychlost posuv materiálu, n – otáčky nástroje, z – počet břitů, D – průměr nástroje. Drsnost obráběné plochy závisí na více faktorech, největší význam zde má teoretická hloubka vlnky y. Její hloubka se dá odvodit z trajektorie frézy při řezném procesu. Tento příklad si lze zjednodušit tak, že budeme předpokládat, že ostří frézy je kružnice. Z tohoto vztahu si lze určit teoretickou hloubku vlnky y v řádech setin mm.
Obr. 9.2.1 – trajektorie pohybu frézy. [6] Tento vztah (1) platí v případě, že jsou frézovací nože přesně upnuty. V praxi ale dosáhnout přesného upnutí nejsme úplně schopni a často se tak stává, že řezného procesu se účastní pouze jeden nůž, což je nežádoucí.
Obr. 9.2.2 – povrch obrobku, pokud nemáme přesně nastavené nože. [5] Rozhodujícím parametrem pro stanovení rychlosti posuvu vf je hloubka vlnky y. Ze vztahu (1) lze stanovit maximální teoretickou rychlost posuvu. V prvním případě (7) je to stav, kdy jsou nože přesně upnuty ve frézovací hlavě. V druhém případě (8) se řezného procesu účastní pouze jeden břit. [6] vf max = fz max · n ·z = (√ vf max = fz max · n = (√
-1 ) n · z [m · min ] [6] -1 ) n [m · min ] [6]
45
(7) (8)
fz – posuv na zub, n – otáčky nástroje, z – počet břitů, D – průměr frézy, y – hloubka nerovnosti. Výslednou jakost povrchu frézovaného obrobku ovlivňují tito činitelé: druh dřeviny a její objemová hmotnost, vlhkost materiálu, směr dřevních vláken vzhledem k poloze ostří nástroje a mechanické vlastnosti dřeva. [5]
9.3 Vyhodnocení výsledků frézování Na dvou vytvořených bukových vzorcích jsem měl porovnat nerovnosti povrchu a kvalitu obrobené plochy. Vzorky byly frézovány na zkušebním standu, měnícím se parametrem byla rychlost posuvu a otáčky frézy. U prvního vzorku při otáčkách n = 9000 [ot.min-1] a rychlosti posuvu vf = 15 [m.min-1] jsem zjistil, že povrch je velmi dobře opracován a bez viditelných vlnek. U druhého vzorku při otáčkách n = 9000 [ot.min-1] a rychlosti posuvu vf = 70 [m.min-1] byla výsledná kvalita podstatně horší, byly zde viditelné výrazné vlnky. Proto je při frézování nutné tyto parametry vhodně nastavit.
46
10 ZÁVĚR V praxi se setkáváme s širokým sortimentem materiálů, které lze obrábět pomocí frézovacích nástrojů. Můžeme obrábět za různých podmínek záběru frézy, tj. od jemného až po hrubší obrábění, dle požadavku na kvalitu povrchu materiálu. Na trh přicházejí velmi výkonné kotoučové frézy, s nastavitelnými kazetami, frézovací hlavy a složené frézy, které se používají na CNC a obráběcích centrech. Přínos této práce vidím především v tom, že se jedná o ucelený studijní materiál zabývající se problematikou fréz, který by měl sloužit studentům ke studiu. Dalším přínosem jsou prezentace na téma Frézovací nástroje a Upínání nástrojů, jež jsou jedním z hlavních výstupů této práce. Tyto prezentace již byly použity při výuce, podle vedoucího práce a ohlasu studentů jsou velmi zdařilé. Jak v této práci, tak v prezentacích bylo použito dostatečné množství obrázků, které by měly sloužit k lepší představě studenta o daném tématu. Na zkušebním frézovacím standu bylo mým úkolem porovnat vliv změn parametrů, tzn. vliv rychlosti otáček nástroje a rychlosti posuvu materiálu na výslednou jakost povrchu (viz 9.3). Přestože jsem určitých výsledků dosáhl, nejsou do dostatečné hloubky. Pro dosažení přesnějších výsledků by se dalo pokračovat např. metodou počítačového vyhodnocení kvality povrchu podle firmy Taylor-Hobson. Prokázalo se, že se tímto tématem lze zabývat i v diplomové práci, jelikož je to velmi obsáhlé téma a spousta problémů je dosud neprozkoumaných. Jak s vedením práce, tak i s touto prací jsem spokojen.
47
11 LITERÁRNÍ ZDROJE 1. Zemčík O., (2002): Nástroje a přípravky pro obrábění, přílohy. VUT v Brně, fakulta strojního inženýrství. 363 s. 2. Barcal J., Mádl J., (2005): Základy technologie. 2. vyd. Česká technika – nakladatelství ČVUT. 55 s. 3. Humár A., (2003): Technologie 1, technologie obrábění – 1. část. Studijní opory pro magisterskou formu studia. 138 s. 4. Josten E., Reiche T., Wittchen B., (2010): Dřevo a jeho obrábění. Grada publishing, a.s., 335 s. ISBN 978-80-247-2961.9. 5. Kopecký Z., Novák V.,Rousek M., (2011): Drvna industrija - Assessment of Wood Surface Quality Obtained During High Speed Milling by Use of Non-Contact Method. sv. 62, č. 2, s. 105-113. ISSN 0012-6772. 6. Kopecký Z., Rousek M., (2004): Tandem - The Problems Measurement of the Parametrs Woodmilling. Acta Facultatis Technicae Zvolen. sv. VIII, č. 1, s. 21-29. ISSN 1336-4472. 7. Janíček F., (2000): Strojnictví - stroje a zařízení pro zpracování dřeva. 2 vyd. Sobotáles, 376 s. ISBN 80-85920-69-7. 8. Obráběcí nástroje Karned Tools, katalog fréz Karned Tools. [cit. 14.12.2012]. Dostupné na World Wide Web:
. 9. Dřevoobráběcí stroje Rojek. [cit. 14.12.2012]. Dostupné na World Wide Web: < http://www.rojek.cz/>, prospekt . 10. Dřevoobráběcí nástroje RH+, katalog frézovací hlavy s vyměnitelnými noži. [cit. 14.12.2012]. Dostupné na World Wide Web: < http://www.rhplus.cz/>. 11. Stránky zaměřené na strojírenství, frézování. [cit. 14.12.2012]. Dostupné na World Wide Web: . 12. Kusing výroba – drevoobrábacie stroje, katalog stopkových fréz. [cit. 14.12.2012] Dostupné na World Wide Web: < http://www.kusing.sk/>. 13. Stroje a nástroje IGM – katalog. [cit. 14.12.2012]. Dostupné na World Wide Web: . 14. Dřevoobráběcí, lesnické a kovoobráběcí stroje. [cit. 14.12.2012]. Dostupné na World Wide Web: . 15. Nářadí a nástroje pro kovoobrábění. [cit. 17.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 48
16. Dřevoobráběcí nástroje Leitz - katalog frézování a profilování. [cit. 17.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 17. Stroje, nástroje a upínače. [cit. 17.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 18. Frézovací a upínací nástroje. [cit. 17.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 19. Verko – nářadí, nástroje a měřidla. [cit. 17.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 20. Upínací technika Schunk. [cit. 28.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 21. Tepelné upínače a upínání. [cit. 28.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 22. Dřevoobráběcí nástroje Felder. [cit. 28.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 23. Nástroje a elektrická nářadí. [cit. 28.01.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 24. Průmyslový portál Technický deník, článek Upínače nástrojů (2). [cit. 7.2.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 25. Javorek L., Navrátil V., (1993): Nástroje a prípravky - čásť prípravky. 1. vyd. Technická univerzita vo Zvolene, 118 s. ISBN 80-228-0218-2. 26. Katalog frézovacích nástrojů Weinig – Weinig tools. [cit. 7.2.2013]. Dostupné na World Wide Web: . 27. Prokeš S., (1965): Obrábění dřeva a nových hmot ze dřeva. 1. vyd., SNTL 366 s. 28. Mareš J., Rybářová M., Strnad L., (1979): Pedagogické minimum pro učitele lékařských fakult. Suplementum sborníku vědeckých prací lékařské fakulty UK v Hradci Králové. sv. 2, č. 3. 29. Jones A., Whittaker P., (1975): Testing industrial skills. London, Gover Press Limited. 30. Lisičan J. a Kol., (1996): Teória a technika spracovania dreva. 2.vyd. Zvolen: Matcentrum, 626 s. ISBN 80-967315-6-4.
49
