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: