Date post: | 02-Jan-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | jeremy-butler |
View: | 75 times |
Download: | 4 times |
DTB Technologie obrábění
Téma 10
EKONOMIKA, PRODUKTIVITA A
HOSPODÁRNOST OBRÁBĚNÍ
1 Opotřebení břitu nástroje1.1 Mechanizmus opotřebení• Abrazivní otěr • Difusní otěr • Oxidační otěr • Adhezní otěr
Základní mechanizmy opotřebení břitu řezného nástroje [KP 73]
Model abraze čela nástroje [H-I1/42]
Abrazivně opotřebený hřbet nástroje z řezné keramiky [H-I1/42]
Model adheze [H-I1/42]
Závislost forem opotřebení břitu řezného nástroje na teplotě v zóně řezání [H-I1/44]
Vliv řezných podmínek na opotřebení břitu řezného nástroje – trendy [H-I1/44]
1.2 Formy opotřebení• Opotřebení hřbetu• Opotřebení čela • Plastická deformace břitu• Opotřebení hřbetu ve tvaru vrubu • Hřebenovité trhliny na ostří • Únavový lom• Vydrolování ostří • Křehký lom
Formy opotřebení břitu řezného nástroje [KP 75]
Vydrolování ostří v místě záběru [H-I1/46]Vydrolování ostří v místě mimo záběr [H-I1/46]
Hřebenovité trhliny na ostří – schéma [H-I1/44]
Hřebenovité trhliny na ostří nástroje řezné keramiky Al2 O3 [H-I1/44]
Plastická deformace špičky nástroje – model [H-I1/4]
• P Plastická deformace čela• nástroje z povlakovaného • slinutého karbidu [H-I1/43]
Křehký lom špičky nástroje – model [H-I1/43]
Křehký lom špičky nástroje z řezné keramiky Al2O3 [H-I1/43]
1.3 Kvantifikace opotřebení
Parametry opotřebení řezného nástroje a jejich značení [KP 76]• VB - opotřebení hřbetu průměrné• VBC - opotřebení hřbetu v oblasti špičky
• VBN - opotřebení hřbetu vrubové
• Vbmax - opotřebení hřbetu maximální• KT - hloubka žlábku opotřebení čela• KB - šířka žlábku opotřebení čela• KM - poloha středu žlábku opotřebení čela• VR - radiální opotřebení špičky
1.4 Časový průběh opotřebení• Postupné opotřebování • VB = f(t), KT = f(t),• Oblasti opotřebení
Charakteristický průběh závislosti VB = f (t) [KP 77]a – zrychlené záběhové opotřebení, b – lineární opotřebení
s konstantní intenzitou, c – zrychlené opotřebení
Časová posloupnost (průběhová mapa) opotřebeníhřbetu – příklad [KP 77]
Závislosti opotřebení hřbetu [KP 78]a – rychlořezná ocel, b – slinutý karbid
2 Trvanlivost břitu nástroje• Doba trvání řezného procesu - provozuschopný stav břitu• Poruchy nástroje - porucha postupná, porucha náhlá • Kritérium vzniku poruchy• Kvantifikace trvanlivosti a životnosti břitu nástroje
Trvanlivosti břitu T1, T2, T3, T4 při řezné rychlosti vc1, vc2, vc3, vc4
pro kritické opotřebení hřbetu VBk
vc1 < vc2 < vc3< vc4 ; T1 > T2 > T3 > T4 [KP-78]
Taylorův vztah
T - trvanlivost břitu [min]CT – konstanta [-]
m - exponent [-]vc – řezná rychlost [m.min-1]
F. W. Taylor
[min]vC
)f(vT mc
Tc
1
m1v
c m.min
T
C)f(Tv
m1
Tv CC
Průběh závislosti T = f(vc) [KP-80) a – lineární souřadnice, b - logaritmické souřadnice
Závislost T = f(vc) při tvorbě nárůstku v oblasti malých
řezných rychlostí [KP-80]
Pro soustružení se v praxi se často aplikuje vztah
Životnost břitu Z se kvantifikuje pro obnovovaný (přeostřovaný) nástroj
Z = f (no , T) = ( no + 1)T = ( no + 1) CT . vc-m [ min ]
no – počet ostření
1yx
p
vTpcT m.min
f.a
Cf,afv
vv
3 Obrobitelnost materiáluNormativ CNN 10-0-I/II Zařazení strojírenských materiálůa - litinyb - ocelic - těžké neželezné kovy a jejich slitiny (měď a slitiny mědi)d - lehké neželezné kovy a jejich slitiny (hliník a slitiny hliníku)Etalonové materiálya - ČSN 42 2424b - ČSN 12 050.1c - ČSN 42 3213.21d - ČSN 42 4380.11
Součinitel obrobitelnosti
materiáluoetalonovéhv
materiáluzkoušenéhovK
VB/cT
VB/cTv
)zk.mat.
1/met.mat.
(1/mT.
et.mat.v
Czk.mat.
vC
vK
Třída obrobitelnosti• V jednotlivých skupinách se materiály zařazují do 20-ti tříd
obrobitelnosti• Třídy obrobitelnosti se vztahují k příslušným součinitelům
obrobitelnosti, které jsou odstupňovány podle geometrické řady, s kvocientem q = 101/10 = 1,2589
Součinitel obrobitelnosti Kv
Třída obrobitelnosti pro skupinu materiálů
Od - do středníhodnota
a b c d
0,23 - 0,28 0,25 8 b
0,29 - 0,35 0,32 9 b
0,36 - 0,44 0,40 6 a 10 b 7 c 6 d
0,45 - 0,56 0,50 7 a 11 b 8 c 7 d
0,57 - 0,71 0,63 8 a 12 b 9 c 8 d
0,72 - 0,89 0,80 9 a 13 b 10 c 9 d
0,90 - 1,12 1,0 10 a 14 b 11 c 10 d
1,13 - 1,41 1,26 11 a 15 b 12 c 11 d
1,42 - 1,78 1,59 12 a 16 b 13 c 12 d
1,79 - 2,24 2,0 13 a 17 b 14 c 13 d
2,25 - 2,82 2,5 18 b
2,83 - 3,55 3,15 19 b
3,56 - 4,47 4,0 20 b
Zkoušky obrobitelnostiDoporučené nástroje pro zkoušku obrobitelnosti ocelí
Metoda obrábění
Doporučené nástroje
Soustružení Vyměnitelné destičky typu SNGN 120408 nebo SPGN 120408, slinutý karbid P20, průřez držáku 25x25 mm, úhel Xr = 70° (PN 223850.1 nebo PN 223850.2)
Vrtání Vrták 10 mm, ČSN 221140, strojní ostření s tolerancí délky ostří 0,2 mm. Pro vrtáky se slinutým karbidem doporučen druh K10.
FrézováníFrézovací hlava PN 222462.15 nebo PN 222462.25 o průměru 125 mm, početzubů 10. Po upnutí destiček je dovolené maximální házení axiální 0,03 mm,házení radiální 0,05 mm.
Doporučené řezné podmínky pro zkoušku obrobitelnostiocelových materiálů
Metoda obrábění
Řezná rychlost vc
Posuv na otáčku
Šířka záběru ostří ap
[ m.min-1 ] [ mm ] [ mm ]
Soustružení - 80, 100, 125 0,25 2,0
vyměnitelná destička SK
160, 200, 250
Vrtání RO 12, 18, 24, 30, 35
0,12
Vrtání SK 28, 36, 44, 52, 60
0,08
Frézování - 80, 110, 139 fz = 0,1 mm 2
vyměnitelná destička SK
176, 220, 278
Metodika stanovení obrobitelnosti dle „WIDIA“A - uhlíkové a legované oceli, oceli na odlitky - třída 1 až 10B – litiny - třída 11 až 18C – vysocelegované oceli - třída 21 až 26
4 Operační výrobní náklady • Obecné řešení se provede pro soustružení vnější válcové plochy• Jiné případy obrábění budou vykazovat specifické modifikace
Nop = Ns + Nv + Nnv [ Kč ]
Ns - náklady na strojní práci [ Kč ]Nv - náklady na vedlejší práci [ Kč ]Nnv - náklady na nástroj a jeho výměnu vztažené na jeden kus [ Kč ]
Náklady na strojní práciNs = Nsm . tAS Kč ]
tAS - jednotkový strojní čas [ min ]Nsm - náklady na minutu strojní práce [ Kč ]
Jednotkový strojní čas
L - dráha nástroje ve směru posuvu včetně náběhu a přeběhu [ mm ]n - otáčky obrobku [min-1]f - posuv na otáčku [mm]L = ln + l + lp l – délka obráběné plochyln – délka náběhu nástrojelp – délka přeběhu nástroje
minf.n
LASt
Náklady na vedlejší práci
Nv = Nvm . tAV [ Kč ]
tAV - jednotkový vedlejší čas [ min ]
Nvm - náklady na minutu vedlejší práce [ Kč ]
Náklady na nástroj a jeho výměnu vztažené na jeden kusNnv = NT . zv [ Kč ]
NT - náklady na nástroj a jeho výměnu vztažené na jednu trvanlivost [ Kč ]
zv - počet výměn nástroje vztažený na obrobení jednoho kusu
T – trvanlivost břitu nástroje [min]l – délka obráběné součástiL – dráha nástroje ve směru posuvu včetně náběhu a přeběhu
τ.TASt
vz 1Ll
τ
Po dosazení a úpravě jsou operační náklady
Kčf.n.T
L.τ.Nt.N
f.nL
.NN TAVvmsmop
5 Optimální řezná rychlost pro kriterium minimálních operačních výrobních nákladů
• Obecné řešení se provede pro soustružení vnější válcové plochy• Jiné případy obrábění budou vykazovat specifické modifikace • Operační výrobní náklady se vyjádří jako funkce řezné rychlosti
coptNc
opcop v...0
dv
dN...vfN
Náklady na strojní práci
Náklady na vedlejší práci Nezávisí na řezné rychlosti a nejsou tudíž funkcí řezné rychlostiNáklady na nástroj a jeho výměnu vztažené na jeden kus
Operační náklady
-1c1cs v.KvfN f10
N.L.D.K
3sm
1
mc
Tc
v
cvfT 1m
c2cnv v.KvfN
T3
T2
c.f.10
.L.D..NK
1mc2V
1c1cop v.KNv.K)(vfN
Minimum funkce Nop
0v.K.1mv.Kdv
dN 2mc2
2c1
c
op
1
1/m
2
1Noptc min.m
.K1)(mK
v
1
1/m
T
smTNoptc min.m
Nτ..1)(m.Nc
v
6 Optimální trvanlivost břitu nástroje6.1 Kritérium minimálních operačních výrobních nákladů
Konkretizace pro podélné soustružení válcové plochy -D,l,L - Taylorova závislost T . vc
m = CT
optNop
op T...0dT
dN...TfN
1m1
TN2Tnvm1
TN1op T.K.NNT.KTfN
m/1T
3sm
1TNC.f.10
N.L.DK
m/1
T32TN
C.f.10
.L.DK
0T.1m1
K.NT.m.KdT
dN 2m1
TN2T
1m1
1TN1
op
minN
N.τ.1)(mT
sm
ToptN
min1)(m.τD
60NT
s
TNopt
6.2 Kritérium maximální výrobnosti
tA = tAS + tAV + tAx/QT [ min ]
tA - operační čas jednotkové práce [ min ]
tAS - jednotkový strojní čas [ min ]
tAV - jednotkový vedlejší čas [ min ]
tAx - čas jednotkové nepravidelné obsluhy [ min ]
QT - počet kusů obrobených za jednu trvanlivost nástroje [ - ]
• Konkretizace pro podélné soustružení válcové plochyD,l,L - Taylorova závislost T . vc
m = CT
optVA
A T...0dTdt
...Tft
1m1
AxTVAVm1
TN1A T.t.τ.KtT.KTft
m/1T
3TVc.f.10
L.D.K
0T.t.τ.K.1m1
T.K.m1
dTdt 2
m1
AxTV
1m1
TVA
mint .τ .1-mT AxoptV
7 Obecný postup stanovení základních řezných podmínek
• Trvanlivost břitu T• Šířka záběru ostří ap
• Posuv f• Řezná rychlost vc
DTB Technologie obrábění
Téma 10
EKONOMIKA, PRODUKTIVITA A HOSPODÁRNOST OBRÁBĚNÍ
Konec přednášky
Děkuji za pozornost