Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství
Ústav strojírenské technologie Odbor obrábění
Téma: 1. cvičení - Základní veličiny obrábění
Okruhy: Základní pojmy, veličiny, definice, jednotky
Volba nástrojů, řezných materiálů a řezných podmínek dle katalogů Výpočet jednotkového strojního času
Vypracoval: Ing. Aleš Polzer Ing. Petra Cihlářová
Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.
1 Technologie výroby II Obsah kapitoly
Technologie výroby II Základní veličiny obrábění
Obsah kapitoly
Téma: 1. cvičení - Základní veličiny obrábění Obsah kapitoly
Základní pojmy, veličiny, definice, jednotky - plochy na obrobku - nástrojové úhly - soustružnický nůž pravý - veličiny a jednotky Teorie k příkladům Volba soustružnického nože dle katalogu CoroKey
Kódové označení VBD a držáků nástrojů Zadání příkladu č. 1
Zadání příkladu č. 2 Obrázek k příkladu č. 1 a 2 Vypracování příkladu č. 1
Vypracování příkladu č. 2 Zadání příkladu č. 3 Zadání příkladu č. 4
Obrázek k příkladu č. 3 a 4 Vypracování příkladu č. 3
Vypracování příkladu č. 4
2
Technologie výroby II Obsah kapitoly Základní veličiny obrábění
Plochy na obrobku
Obráběná plocha - plocha na obrobku, která má být obrobená řezáním. Obrobená plocha - je plocha získaná výsledek řezného procesu. Přechodová plocha - je ta část povrchu obrobku, která je vytvořená p m ostří nástroje během jeho zdvihu, otočení nástroje nebo obrobku.
obrobená plocha obráběná plocha
přechodová plocha
3
ůsobení
Nástrojové úhly
Čelo řezné části - Aγ - je plocha nebo souhrn ploch, po kterých odchází tříska. Pokud čelo tvoří několik protínajících se ploch, určí se označení tak, že k indexu se připíše pořadové číslo, začínající od ostří. Hřbet řezné části - Aα - je plocha souhrn ploch, které při řezném proces jí k ploše obrobku. Pokud hřbet tvoří několik protínajících se ploch, určí se označování tak, že k indexu se připíše pořado začínající od ostří. Břit nástroje – část řezné části nástroje, ohraničená čelem a hřbetem; může jený s hlavním nebo vedlejším ostřím (vytváří tzv. „řezný klín“) . Ostří nástroje – je prvek břitu nástroje, kterou se realizuje obrábění (v pods edná o průsečnici plochy čela Aγ a hřbetu Aα). Nástrojová základní rovina - Pr - prochází uvažovaným bodem ostří a ně je orientována kolmo k předpokládanému směru hlavního pohybu. Nástrojová boční rovina - Pf - prochází uvažovaným bodem ostří a je kolm trojovou základní rovinu Pr. Všeobecně je tato rovina orientovaná rovnoběžně s předpokládaným směrem posuvu. Nástrojová zadní rovina - Pp - prochází uvažovaným bodem ostří, je kolmá trojovou základní rovinu Pr a nástrojovou boční rovinu Pf. Nástrojová rovina ostří - Ps - je rovina tečná k ostří v uvažovaném bo í a kolmá na nástrojovou základní rovinu Pr. Analogicky se definuje nástrojová rovina vedlejšího ostří P´s. Nástrojová rovina ortogonální - Po - prochází uvažovaným bodem os kolmá na nástrojovou základní rovinu Pr a nástrojovou rovinu ostří Ps. Normálná rovina - Pn - je rovina kolmá k ostří v uvažovaném bodě ostří. Nástrojový ortogonální úhel hřbetu - αo - úhel mezi hřbetem Aα a nástro vinou ostří Ps měřený v nástrojové ortogonální rovině ostří Po. Nástrojový ortogonální úhel břitu - βo - úhel mezi čelem Aχ a hřbetem Aα, v nástrojové ortogonální rovině Po. Nástrojový ortogonální úhel čela - γ o - úhel mezi nástrojovou základní ro r a čelem Aχ, měřený v nástrojové ortogonální rovině Po. Nástrojový úhel sklonu ostří - λs - úhel v nástrojové rovině ostří Ps, mezi a nástrojovou základní rovinou Pr. Tento úhel může nabývat kladných, nulových nebo záporných hodnot.
Nástrojové úhly - pokračování 4 Obsah kapitoly Soustružnický nůž
u směřuvé číslo,
být spo
tatě se j
všeobec
á na nás
na nás
dě ostř
tří a je
jovou ro
měřenývinou P
ostřím S
Nástrojové úhly - pokračování
Nástrojový úhel nastavení hlavního ostří - κr - úhel v nástrojové základní rovině Pr, mezi nástrojovou rovinou ostří Ps a nástrojovou boční rovinou Pf. Úhel κr je měřený od té části Pf, která obsahu osuvu, směrem k hlavnímu ostří. Nástrojový úhel nastavení vedlejšího ostří - κr´ - úhel v nástrojové rov ezi nástrojovou rovinou vedlejšího ostří P´s a nástrojovou boční rovinou Pf. Nástrojový úhel špičky - εr - úhel v nástrojové základní rovině Pr, me jovou rovinou ostří Ps a nástrojovou rovinou vedlejšího ostří P´s. Obecně platí : κr + εr + κ´r = 180° Poloměr špičky - rε - poloměr zaoblení spojnice ve tvaru oblouku mezi hlav S a vedlejším ostřím S´, měřený v základní rovině nástroje Pr. Poloměr zaoblení ostří - rn - poloměr zaoblení přechodu mezi čelní plocho řbetní plochou Aα,, měřený v normálné rovině nástroje Pn.
5 Nástrojové úhly Obsah kapitoly Soustružnický nůž
je směr p
ině Pr m
zi nástro
ním ostří
u Aχ a h
Soustružnický nůž pravý
L
b
h
Po
Pf
α β
γ
o o
o
e
Psε
κ κ
A
Aγ
α
Pp Ps
Pp
Pn
Pr
Pf
λ s
6 Technologie výroby II Obsah kapitoly Nástrojové úhly
Ps
Pf
Pp
Po
Pr
v
Pr
Pn
Veličiny a jednotky
vc [ m/min ] Řezná rychlost - je to okamžitá rychlost hlavního poh žovaného bodu na ostří ve vztahu k
obrobku vf [ m/min ] Rychlost posuvu - je to okamžitá rychlost posuvového v uvažovaném bodě na ostří ve
vztahu k obrobku; když je posuv přerušovaný, napřík oblování, rychlost posuvu není definovaná. ap [ mm ] Šířka záběru ostří - je záběr ostří měřený kolmo na p rovinu procházející hlavním bodem ostří D. f [ mm/ot ] Posuv n [ ot/min ] Otáčky π [ - ] Konstanta D [ mm ] Průměr ln, l, lp [ mm ] Délka: náběhu, obráběné plochy, přeběhu L [ mm ] Celková délka automatického chodu stroje i [ - ] Počet záběrů tAS [ min ] Čas jednotkový strojní (automatického chodu stroje) kdy stroj pracuje automaticky, bez účasti dělníka.
Technologie výroby II 7 Obsah kapitoly Základní veličiny obrábění
ybu uva
pohybulad při hracovní
je doba,
Technologie výroby II Obsah kapitoly Základní veličiny obrábění
Teorie k příkladům
Soustružení válcových ploch při konstantních otáčkách (konstantní řezné rychlosti)
310nDvc⋅⋅
=π [m . min-1] ⇒
Dvn c
⋅⋅
=π
310 [min.-1]
fniLtAS ⋅⋅
= [min.] L = ln + l + lp [ mm ]
vc [m/min] řezná rychlost π [ - ] konstanta D [ mm ] obráběný průměr n [ot./min.] otáčky obrobku ln, l, lp [mm] délka: náběhu, obráběné plochy, přeběhu L [ mm ] celková délka automatického chodu stroje i [ - ] počet záběrů f [ mm/ot. ] posuv nástroje tAS [min.] čas jednotkový strojní (automatického chodu stroje) je doba,
kdy stroj pracuje automaticky, bez účasti dělníka. Čelní soustružení při konstantních otáčkách
ccAS vf
DvD
fD
fnDt
⋅⋅⋅⋅
=⋅⋅
⋅⋅
=⋅⋅
= 32
3 1021022ππ
( )c
AS vfDdDt
⋅⋅⋅⋅−⋅
= 32
102π
Čelní soustružení při konstantní řezné rychlosti
fvdDD
fndDdt
cAS ⋅⋅⋅
⋅⋅=
⋅⋅= 3102
12
π ⇒ ∫ ⋅⋅⋅⋅=D
dcAS dDDvft 3102
π ⇒ ( )c
AS vfdDt⋅⋅⋅
−⋅= 3
22
104π
8
Zadání příkladu č. 1 Obsah kapitoly Vypracování příkladu č. 1
Volba soustružnického nože dle katalogu CoroKey (3) - (str. 14)
a/ Definujte použitý materiál obrobku a typ pracovní operace - (str. 2)
Ocel Korozivzdorná ocel P (Modrá) M (Žlutá) K ná)
b/ Definujte podmínky použití nástroje a podmínky při obrábění - (str. 3) Typ aplikace F M R Podmínky pro obrábění DOBRÉ PRŮMĚRNÉ OBTÍŽNÉ c/ Vyhledejte VBD s objednacím kódem a doporučená řezná data - (str. 15)
Upínání s hora systém T-MAX P (str. 18 ÷ 39) Upínání šroubem do X U (str. 54 ÷ 75) d/ Zvolte držák nástroje
Upínání s hora systém T-MAX P (str. 40 ÷ 51) Upínání šroubem do m T-MAX U (str. 76 ÷ 83) e) Stanovte skutečné řezné podmínky - (str. 6) Provedení korekce z důvodu změny životnosti nástroje. (str. 7)
- Změňte řezné podmínky tak, aby trvanlivost nástroje vzrostla z 15 20 min
Životnost nástroje [min.] 10 15 20 2 30 45 60Korekční činitel 1,11 1,0 0,93 0 0,84 0,75 0,70
Řezná rychlost je např.: vc = 325 . 0,93 = 302,25 m/min.
- Provedení korekce z důvodu změny tvrdosti obrobku. (str. 5, 7) Snížená tvrdost ýšená tvrdost
ISO/ANSI HB -60 -40 -20 0,0 +20 +60 +80 +100P 180 1,44 1,25 1,11 1,0 0,91 0,77 0,72 0,67M 180 1,42 1,24 1,11 1,0 0,91 0,78 0,73 0,68K 260 1,21 1,13 1,06 1,0 0,95 0,86 0,82 0,79
Je možná i korekce řezné rychlosti vzhledem ke změně posuvu -
fn 0,25 0,4 0vc 310 265 2
- Výpočet skutečných otáček obrobku. (str. 6)
f) Zkontrolujte kódové označení VBD a držáku nástroje. (str. 16)
9
Litina (Červe
lů T-MA
lů systé
min na
5 ,88
Zv+40
0,84 0,84 0,90
,7 10
Kódové označení VBD a držáků nástrojů
Vyměnitelné břitové destičky
C N M G 09 03 - PF Držáky nástrojů Vnější
P C L N R 16 H 09
C3- í
S 25 T S C L C 09
1. Tvar břitové destičky 2. Úhel hřbetu břitové destičky
5. Velikost břitové destičky = dé í
3. Tolerance 6. Tloušťka břitových destiček
loměr špičky 4. Typ břitové destičky
8. Geometrie - možnost upřesnění dle výrobce
ost stopky
Typ tyče Průměr tyče Způsob upínání Sm uvu
stroje
Šířka stopky (držáku) nást
Výška stop(držáku) n
Směr posuvunástroje
Vnitřn
Velik
S = celistvá
Základní veličiny ob
Druh nástroje Délka nástroje
rábění Obsah kapitol
16
Dél
ky ástroje
10
(Κr)
y Vypracování příkladu č. 1
08
R
lka ostř
7. Po
ěr pos
ka ná
roje
Zadání příkladu č. 1
lte nástroj (z katalogu CoroKey) pro podélné hrubování oceli o pevnosti v tahu 675 N/mm2 a tvrdosti 199HB. Obrábění pr přerušovaným řezem na soustruhu, který je v dobrém technickém stavu. Součástka umožňuje dobré upnutí a upínací sy tové destičky je požadován T - MAX U. Max. rozměry držáku jsou h , b = 20 mm a směr obrábění zprava do leva (n umístěn za osou rotace obrobku - levý nástroj). Požadovaná trvanlivo e T = 20 min.
Schematické znázornění součásti s kótami Vypracování příkladu č. 1
Zadání příkladu č.
lte nástroj (z katalogu CoroKey) pro podélné hrubování oceli o pe tahu 820 N/mm2 a tvrdosti 242HB. Obrábění pr erušovaným řezem (jedná se o výrobu součásti z polotovaru, kter v daném místě soustružení válcový tvar) na so který je v dobrém technickém stavu. Součástka umožňuje dobré upn ínací systém břitové destičky je požadován T - M ax. rozměry držáku jsou h = 25 mm, b = 25 mm a směr obrábění zpra va (nástroj je umístěn za osou rotace obrobku - l roj). Požadovaná trvanlivost břitu je T = 30 min.
11
Schematické znázornění so s kótami
Vo ustružnického nože dle katalogu CoroKey Obsah ka Vypracování příkladu č. 2
Zvoobíhá nestém břiástroj je
Zvoobíhá přustruhu,AX P. Mevý nást
lba so
= 20 mmst břitu j
2 vnosti v ý nemá utí a upva do le
učásti
pitoly
Obrázek k příkladu č. 1 a 2
34
60
24Ø
R0,8
Základní veličiny obrábění Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 1 a 2 12
19Ø
Volba soustružnického nože dle katalogu CoroKey Obsa oly Zadání příkladu č. 1
Vypracování příkladu č. 1
ad. a) Materiál obrobku - OCEL ⇒ P (Modrá) (str. 2) ad. b) Podmínky použití nástroje - R (str. 3)
Podmínky při obrábění - PRŮMĚRNÉ (str. 3)Tvar VBD - vnější obrábění, T-MAX U (str. 15
ad. c) Objednací kód - hrubování, podmínky průměrné (str. 54 CCMT 12 04 08 -UR (str. 61 Doporučené řezné podmínky - ap = 2,5 mm (1,0 ÷ 4,0) f = 0,30 mm/ot. (0,15 ÷ 0,50) vc = 325 m/min. (405 ÷ 260) ad. d) Držák nástroje - SCLCL 2020K12 (str. 76
ad. e) Skutečné řezné podmínky - Změna řezné rychlosti tak, aby trvanlivost VBD vzrostla z 15min na
- řezná rychlost je vc = 325 . 0,93 = 302,25 m/min.
Skutečná hodnota tvrdosti obráběného materiálu je 199HB. Ro referenčního materiálu je přibližně +20HB ⇒ příslušný korekční faktor je 0,91.
- hodnota řezné rychlosti upravená pro tvrdost trvanlivost T = 20 min. a tv 9HB je vc = 325 . 0,93 . 0,91 = 275,05 m/min. ≈ 275 m/min.
Výpočet skutečných otáček obrobku -
2751010 33 ⋅⋅v 364724
=⋅
=⋅
=ππ D
n c min.-1
ad. f) Kontrola kódového označení VBD a držáku nástroje - Vyměnitelná břitová destička - C C M T 12 04 08 -UR
13
Držák nástroje - S C L C L 20 20 K12
h kapit
) ) )
)
20min.
zdíl od
rdost 19
Základní veličiny obrábění Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 2
Vypracování příkladu č. 2
ad. a) Materiál obrobku - OCEL ⇒ P (Modrá) (str. 2) ad. b) Podmínky použití nástroje - R (str. 3)
Podmínky při obrábění - OBTÍŽNÉ (str. 3)Tvar VBD - vnější obrábění, T-MAX P (str. 15
ad. c) Objednací kód - hrubování, podmínky obtížné (str. 18 CNMM 12 04 08 -PR (str. 27 Doporučené řezné podmínky - ap = 5,0 mm (0,7 ÷ 7,5) f = 0,40 mm/ot. (0,20 ÷ 0,55) vc = 290 m/min. (375 ÷ 250) ad. d) Držák nástroje - PCLNL 2525M12 (str. 44
ad. e) Skutečné řezné podmínky - Změna řezné rychlosti tak, aby trvanlivost VBD vzrostla z 15min na
- řezná rychlost je vc = 290 . 0,84 = 243,6 m/min.
Skutečná hodnota tvrdosti obráběného materiálu je 242HB. Ro referenčního materiálu je přibližně +60HB ⇒ příslušný korekční faktor je 0,77.
- hodnota řezné rychlosti upravená pro tvrdost trvanlivost T = 60 min. a tv 2HB je vc = 290 . 0,84 . 0,77 = 187,57 m/min. ≈ 188 m/min.
Výpočet skutečných otáček obrobku - 2493241881010 33
=⋅⋅
=⋅⋅
=ππ D
vn c
ad. f) Kontrola kódového označení VBD a držáku nástroje - Vyměnitelná břitová destička - C N M M 12 04 08 -PR
14
Držák nástroje - P C L N L 25 25 M12
Závěr - Vypočtená řezná rychlost je 188 m/min. Tato hodnota není v doporučo ozsahu použití nástroje, a proto její aplikování není vhodné. Je nutné vyhledat jinou VBD nebo provést korekci posuvu. Při sníž uvu je totiž možné zvýšit řeznou rychlost.
) ) )
)
30min.
zdíl od
rdost 24
min.-1
vaném rení pos
Zadání příkladu č. 3
Vypočtěte strojní čas pro dokončovací obrábění součásti dle obr.
Hodnoty řezných podmínek použijte - vc = 275 m/min., f = 0,3 mm/ot.
Výpočet proveďte pro konstantní hodnotu otáček a pro konstantní
řeznou rychlost. Velikost náběhu je 2 mm.
Schematické znázornění součásti s kótam
Zadání příkladu č
Vypočtěte strojní čas pro dokončovací obrábění součásti dle obr.
Hodnoty řezných podmínek použijte nkonst. = 3742 ot./min ,
vckonst. = 188 m/min., f = 0,4 mm/ot. Výpočet proveďte pro konstantní
hodnotu otáček a pro konstantní řeznou rychlost.
Délka náběhu je požadována 2 mm.
Vypracování příkladu č. 4 Schematické znázornění součásti s kótam
Technologie výroby II Obsah kapitoly Základní veličiny obrábění 15
Vypracování příkladu č. 3
i
. 4
i
Obrázek k příkladu č. 3
Ø44
Ø16
100
Obrázek k příkladu
65
Ø44
Ø16
100
16 Základní veličiny obrábění Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 3 a 4
35
č. 4
Vypracování příkladu č. 3
ad. a) Soustružení válcové plochy při konstantních otáčkách -
5471162751010 33
=⋅⋅
=⋅⋅
=ππ D
vn c min.-1
.min022,03,05471
137=
⋅⋅
=⋅⋅
=fniLtAS ⇒ 1,35 s
Soustružení čelní plochy při konstantních otáčkách -
( ) ( ) 023,02753,0102441644
102 32
3
2
=⋅⋅⋅⋅−⋅
=⋅⋅⋅⋅−⋅
=ππ
cAS vf
DdDt min-1 ⇒ 1,4 s
ad. b) Soustružení válcové plochy při konstantní řezné rychlosti -
35,1.min0225,03,01000275
161371000
⇒=⋅⋅⋅⋅⋅
=⋅⋅⋅⋅⋅
=⋅⋅
=ππ
fvDiL
fniLt
cAS s
Soustružení čelní plochy při konstantní řezné rychlosti -
( ) ( ) 016,02753,0104
1644104 3
22
3
22
=⋅⋅⋅
−⋅=
⋅⋅⋅−⋅
=ππ
cAS vf
dDt min. ⇒ 0,96 s
Závěr: Při soustružení válcové plochy je strojní čas stejný (při použití řezné ry z ní počítaných otáček) Při soustružení čelní
plochy v daném příkladu, dochází použitím konstantní řezné rychlosti ke snížen ho času o 31,4%.
Základní veličiny obrábění Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 3 17
chlosti a
í strojní
Při soustružení válcové plochy je strojní čas stejný (při použití řezné rychlosti a z ní počítaných otáček). Při soustružení čelní
plochy v daném příkladu, dochází použitím konstantní řezné rychlosti ke snížení strojního času o 31,8%.
18 Základní veličiny obrábění Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 4
Vypracování příkladu č. 4
68,2.min045,04,01000188
161671000
⇒=⋅⋅⋅⋅⋅
=⋅⋅⋅⋅⋅
=⋅⋅
=ππ
fvDiL
fniLt
cAS s
ad. a) Soustružení válcové plochy při konstantních otáčkách -
.min045,04,03742
167=
⋅⋅
=⋅⋅
=fniLtAS ⇒ 2,69 s
Soustružení čelní plochy při konstantních otáčkách -
( ) ( ) 026,01884,0102441644
102 32
3
2
=⋅⋅⋅⋅−⋅
=⋅⋅⋅⋅−⋅
=ππ
cAS vf
DdDt min-1 ⇒ 1,54 s
ad. b) Soustružení válcové plochy při konstantní řezné rychlosti -
Soustružení čelní plochy při konstantní řezné rychlosti -
( ) ( ) 017,01884,0104
1644104 3
22
3
22
=⋅⋅⋅
−⋅=
⋅⋅⋅−⋅
=ππ
cAS vf
dDt min. ⇒ 1,05 s
Závěr: