DTB Technologie obrábění Téma 4 silová analýza, teplo, zbytková napjatost a další průvodní jevy řezného procesu

1 Geometrické veličiny řezného procesu 1.1 Kinematické veličiny Hlavní pohyb - směr hlavního pohybu, řezná rychlost vc Posuvový pohyb - směr posuvového pohybu, posuvová rychlost vf Řezný pohyb - směr řezného pohybu, rychlost řezného pohybu ve  

Podélné soustružení válcové plochy vf = 10-3 . f . n [ m.min-1 ]

1.2 Posuv Posuv - přemístění nástroje vzhledem k obrobku ve směru posuvového pohybu. Soustružení f - posuv na otáčku obrobku [mm] Frézování rovinné plochy válcovou frézou fmin - posuv za minutu [mm.min-1] fz - posuv na zub [mm]  

1.3 Průřez třísky a jeho rozměry Průřez třísky - plocha řezu (= jmenovitá plocha řezu) Jmenovitý průřez třísky AD   AD = ap . fz . sin  [ mm2 ] Pro podélné soustružení válcové plochy při r = 0,  = 90o AD = ap . f [ mm2 ]   Celkový průřez třísky ADtot

Jmenovitá šířka třísky bD Jmenovitá tloušťka třísky hD

1.4 Úběr a výkonnost obrábění Úběr - vrstva materiálu odebraná při jednom průchodu řezného nástroje  Plocha průřezu jednoho úběru AT Skutečná plocha průřezu úběru promítnutá do kolmé roviny ve směru řezné rychlosti  Soustružení válcové plochy o průměru D   AT = .ap (D - ap) [ mm2 ]  Výkonnost obrábění Q Objem materiálu odebraného za jednotku času Q = AT . vf [ cm3 . min-1 ]   Soustružení válcové plochy   Q =  . 10-3. ap . f . n ( D - ap ) [ cm3.min-1 ]

2 Řezné síly Řezný proces – silový systém mezi nástrojem a obrobkem Celková řezná síla F síla vyvolaná působením řezné části nástroje na obrobek Rozklad celkové řezné síly – v závislosti na záměrech analýzy.

Fc – řezná síla, Ff – posuvová síla, Fp – pasivní síla Rozklad celkové řezné síly F při podélném soustružení vnější válcové plochy do směru řezné rychlosti a do směrů k němu kolmých [H-I1/107]

Výpočet složek celkové řezné síly – empirické vztahy

Měrná řezná síla kc kc = f (hD) Fc = kc. AD = kc. hD Měrná řezná síla kc kc = f (hD) Fc = kc . AD = kc . hD . bD Řezná síla na jednotku šířky řezu F´c

3 Práce a výkon řezání Práce řezání Ec Fc – řezná síla [N], vc – řezná rychlost [m.min-1] Soustružení válcové plochy Ec = Fc . vc . tp [ J ]   tp – čas řezného procesu [min] Práce posuvu Ef Ff – posuvová síla [N], vf – posuvová rychlost [m.min-1]   Ef = Ff . vf . tp [ J ]  

 Práce řezného procesu Ee   Ee = Ec + Ef [J]   Soustružení válcové plochy Ee = ( Fc . vc + Ff . vf ) . tp [ J ]  Měrná práce řezání ec Práce potřebná na odebrání jednotkového objemu materiálu  

Řezný výkon Pc Výkon potřebný pro posuv Pf Měrný řezný výkon pc [W.cm -3.s] Řezný výkon potřebný na odebrání jednotkového množství materiálu za jednotku času  

4 Teplo a teplota řezání 4.1 Tepelná bilance řezného procesu Qe = Qpd + Q + Q [ J ] Qe = Qt + Qo + QN + Qpr [ J ]

Teplotní pole v zóně řezání [H- I1/32] 4.2 Teplota řezání  Teplota v zóně řezání - Teplotní pole - Složité měřicí systémy Teplotní pole v zóně řezání [H- I1/32]

Termočlánky - umístění měřicího spoje Poloumělý termočlánek [H-I1/33] Umělý termočlánek [H-I1/33]

Metoda přirozeného termočlánku Princip měření teploty řezání při soustružení metodou přirozeného termočlánku [H-I1/33, KP-50]

 Obecné trendy teploty řezání tr [oC]  Empirická závislost teploty řezání na řezné rychlosti vc a posuvu f

5 Kmitání obráběcího systému  Obráběcí systém - složitý dynamický systém - kmitání jednotlivých prvků - průvodní jev řezného procesu   Podle zdroje budicích sil - vynucené a samobuzené kmitání  

5.1 Vynucené kmitání  Silové impulsy vznikající v obráběcím systému Periodicky přerušovaný řezný proces  Silové impulsy vnesené do obráběcího systému přes základy obráběcího stroje Periodická změna jmenovitého průřezu třísky při soustružení [H-I1/34, KP/52]

5.2 Samobuzené kmitání Samobuzené  kmitání bezprostředně souvisí s řezným procesem a jeho nestabilitou - Periodické uvolňování nárůstku - Periodická tvorba elementu třísky - Tvrdší složka ve struktuře materiálu obrobku - Nepravidelný přídavek na obráběných plochách - Periodické opotřebení pracovní plochy brousicího kotouče  

Vliv zaoblení ostří nástroje na povrch obrobené plochy 6 Zbytková napětí v povrchové vrstvě obrobené plochy Řezný proces - změny povrchové vrstvy obrobené plochy  zbytková napětí Vliv zaoblení ostří nástroje na povrch obrobené plochy [H-I1/26, KP/35

 Technologické vlivy na vznik zbytkového napětí - nerovnoměrné plastické deformace v oblasti tvorby třísky - nerovnoměrný ohřev a ochlazování povrchu obrobku - strukturní změny materiálu v tuhém stavu - chemické procesy v povrchové vrstvě

Tahová a tlaková napětí v povrchové vrstvě obrobené plochy Průběh zbytkových napětí v povrchové vrstvě lopatky turbokompresoru z oceli 10Ch17N2 po jednotlivých technologických operací [H-I1/27, KP/36]

DTB Technologie obrábění Konec přednášky Téma 4 SILOVÁ ANALÝZA, TEPLO, ZBYTKOVÁ NAPJATOST A DALŠÍ PRŮVODNÍ JEVY ŘEZNÉHO PROCESU Děkuji za pozornost