Soustružení využívá soustruh k odebírání materiálu z vnějšku rotujícího obrobku, zatímco vyvrtávání odstraňuje materiál z vnitřku rotujícího obrobku.#základna
Soustružení je proces odebírání materiálu z vnějšího průměru rotujícího obrobku pomocí soustruhu.Jednobodové frézy řežou kov z obrobku na (ideálně) krátké ostré třísky, které lze snadno odstranit.
CNC soustruh s konstantním řízením řezné rychlosti umožňuje obsluze zvolit řeznou rychlost a poté stroj automaticky upravuje otáčky, když řezný nástroj prochází různými průměry podél vnějšího obrysu obrobku.Moderní soustruhy jsou k dispozici také v konfiguracích s jednou revolverovou hlavou a se dvěma revolverovými hlavami: jednoduché revolverové hlavy mají horizontální a vertikální osu a dvojité revolverové hlavy mají pár horizontálních a vertikálních os na revolverovou hlavu.
Rané soustružnické nástroje byly pevné pravoúhlé kusy vyrobené z rychlořezné oceli s rohy a vůlí na jednom konci.Když se nástroj otupí, zámečník jej nabrousí na brusce pro opakované použití.HSS nástroje jsou stále běžné na starších soustruzích, ale karbidové nástroje se staly populárnějšími, zejména v pájené jednobodové formě.Karbid má lepší odolnost proti opotřebení a tvrdost, což zvyšuje produktivitu a životnost nástroje, ale je dražší a vyžaduje zkušenosti s přebroušením.
Soustružení je kombinací lineárního (nástroj) a rotačního (obrobek) pohybu.Řezná rychlost je proto definována jako vzdálenost otáčení (zapsaná jako sfm – povrchová stopa za minutu – nebo smm – metr čtvereční za minutu – pohyb bodu na povrchu součásti za jednu minutu).Rychlost posuvu (vyjádřená v palcích nebo milimetrech na otáčku) je lineární vzdálenost, kterou nástroj urazí podél nebo přes povrch obrobku.Posuv je také někdy vyjádřen jako lineární vzdálenost (in/min nebo mm/min), kterou nástroj urazí za jednu minutu.
Požadavky na rychlost posuvu se liší v závislosti na účelu operace.Například při hrubování jsou vysoké posuvy často lepší pro maximalizaci rychlosti úběru kovu, ale vyžaduje se vysoká tuhost součásti a výkon stroje.Soustružení načisto může zároveň zpomalit rychlost posuvu, aby se dosáhlo drsnosti povrchu specifikované ve výkresu součásti.
Účinnost řezného nástroje závisí do značné míry na úhlu nástroje vzhledem k obrobku.Termíny definované v této části platí pro břitové destičky a břitové destičky a také pro pájené jednobodové nástroje.
Horní úhel čela (také známý jako úhel zadního čela) je úhel mezi úhlem břitové destičky a přímkou kolmou k obrobku při pohledu ze strany, zepředu a zezadu nástroje.Horní úhel čela je kladný, když je horní úhel čela skloněný dolů od řezného bodu do stopky;neutrální, když je čára v horní části břitové destičky rovnoběžná s horní částí dříku;a neutrální, když je nakloněn nahoru od bodu řezání.je výše než držák nástroje, horní úhel čela je záporný..Čepele a rukojeti se také dělí na kladné a záporné úhly.Pozitivně nakloněné břitové destičky mají zkosené strany a lícované držáky s kladným a bočním úhlem čela.Negativní vložky jsou čtvercové vzhledem k horní části čepele a pasují na rukojeti se záporným horním a bočním úhlem čela.Vrchní úhel čela je jedinečný v tom, že závisí na geometrii břitové destičky: pozitivně broušené nebo tvarované utvařeče mohou změnit efektivní horní úhel čela z negativního na pozitivní.Horní úhly čela také bývají větší u měkčích, tažnějších materiálů obrobků, které vyžadují velké kladné úhly smyku, zatímco tvrdší, tužší materiály je nejlepší řezat s neutrální nebo negativní geometrií.
Boční úhel čela vytvořený mezi koncovou plochou čepele a přímkou kolmou k obrobku, při pohledu z koncové plochy.Tyto úhly jsou kladné, když jsou odkloněny od řezné hrany, neutrální, jsou-li kolmé k řezné hraně, a záporné, jsou-li nakloněny nahoru.Možná tloušťka nástroje závisí na bočním úhlu čela, menší úhly umožňují použití silnějších nástrojů, které zvyšují pevnost, ale vyžadují vyšší řezné síly.Větší úhly produkují tenčí třísky a nižší požadavky na řeznou sílu, ale při překročení maximálního doporučeného úhlu se řezná hrana zeslabuje a snižuje se přenos tepla.
Úkos koncového řezu je vytvořen mezi řeznou hranou čepele na konci nástroje a linií kolmou k hřbetu rukojeti.Tento úhel definuje mezeru mezi řezným nástrojem a hotovým povrchem obrobku.
Koncový reliéf je umístěn pod koncovým břitem a je vytvořen mezi čelní plochou břitové destičky a linií kolmou k základně stopky.Přesah hrotu umožňuje zvětšit úhel podbroušení (tvořený koncem dříku a přímkou kolmou ke kořeni dříku) větší než úhel podbroušení.
Úhel bočního hřbetu popisuje úhel pod bočním břitem.Je tvořena boky čepele a linií kolmou k základně rukojeti.Stejně jako u koncového nálitku, přesah umožňuje, aby boční reliéf (tvořený stranou rukojeti a linií kolmou k základně rukojeti) byl větší než reliéf.
Úhel náběhu (také známý jako úhel bočního břitu nebo úhel náběhu) je vytvořen mezi bočním břitem břitové destičky a stranou držáku.Tento úhel vede nástroj do obrobku a jak se zvětšuje, vzniká širší a tenčí tříska.Geometrie a materiálový stav obrobku jsou hlavními faktory při výběru úhlu náběhu řezného nástroje.Například nástroje se zdůrazněným úhlem šroubovice mohou poskytovat významný výkon při řezání slinutých, nespojitých nebo kalených povrchů, aniž by došlo k vážnému dopadu na břit řezného nástroje.Operátoři musí tuto výhodu vyvážit zvýšeným průhybem dílu a vibracemi, protože velké úhly zdvihu vytvářejí velké radiální síly.Soustružnické nástroje s nulovou roztečí poskytují šířku třísky rovnou hloubce řezu při soustružnických operacích, zatímco řezné nástroje s úhlem záběru umožňují efektivní hloubku řezu a odpovídající šířku třísky překročit skutečnou hloubku řezu na obrobku.Většinu soustružnických operací lze efektivně provádět s rozsahem nájezdového úhlu 10 až 30 stupňů (metrický systém obrací úhel z 90 stupňů na opačný, takže ideální rozsah nájezdového úhlu je 80 až 60 stupňů).
Hrot i boky musí mít dostatečný reliéf a reliéf, aby nástroj mohl vstoupit do řezu.Pokud mezera není, nebudou se tvořit třísky, ale pokud mezera není dostatečná, nástroj bude drhnout a generovat teplo.Jednobodové soustružnické nástroje také vyžadují čelní a boční reliéf pro vstup do řezu.
Při soustružení je obrobek zatěžován tangenciálními, radiálními a axiálními řeznými silami.Největší vliv na spotřebu energie mají tangenciální síly;axiální síly (posuvy) lisují součást v podélném směru;a radiální síly (hloubka řezu) mají tendenci tlačit obrobek a držák nástroje od sebe.„Řezná síla“ je součtem těchto tří sil.Pro nulový úhel elevace jsou v poměru 4:2:1 (tangenciální:axiální:radiální).S rostoucím úhlem náběhu klesá axiální síla a roste radiální řezná síla.
Typ stopky, poloměr rohu a tvar břitové destičky mají také velký vliv na potenciální maximální efektivní délku břitu soustružnické břitové destičky.Určité kombinace poloměru břitové destičky a držáku mohou vyžadovat rozměrovou kompenzaci, aby bylo možné plně využít výhod břitu.
Kvalita povrchu při soustružení závisí na tuhosti nástroje, stroje a obrobku.Jakmile byla stanovena tuhost, lze vztah mezi posuvem stroje (in/ot nebo mm/ot) a profilem břitové destičky nebo špičky nástroje použít k určení kvality povrchu obrobku.Profil nosu je vyjádřen poloměrem: do určité míry větší poloměr znamená lepší povrchovou úpravu, ale příliš velký poloměr může způsobit vibrace.Pro obráběcí operace vyžadující menší než optimální poloměr může být nutné snížit rychlost posuvu, aby se dosáhlo požadovaného výsledku.
Jakmile je dosaženo požadované úrovně výkonu, produktivita se zvyšuje s hloubkou řezu, posuvem a rychlostí.
Hloubku řezu lze nejsnáze zvýšit, ale zlepšení je možné pouze s dostatečným materiálem a silami.Zdvojnásobení hloubky řezu zvyšuje produktivitu bez zvýšení teploty řezání, pevnosti v tahu nebo řezné síly na krychlový palec nebo centimetr (také známá jako specifická řezná síla).Tím se zdvojnásobí potřebný výkon, ale životnost nástroje se nesníží, pokud nástroj splňuje požadavky na tangenciální řeznou sílu.
Změna rychlosti posuvu je také poměrně snadná.Zdvojnásobení rychlosti posuvu zdvojnásobí tloušťku třísky a zvýší (ale nezdvojnásobí) tangenciální řezné síly, řeznou teplotu a požadovaný výkon.Tato změna snižuje životnost nástroje, ale ne na polovinu.Specifická řezná síla (řezná síla vztažená k množství odebraného materiálu) také klesá s rostoucí rychlostí posuvu.Se zvyšující se rychlostí posuvu může dodatečná síla působící na řeznou hranu způsobit vznik důlků na horní hraně břitové destičky v důsledku zvýšeného tepla a tření vznikajících během řezání.Operátoři musí tuto proměnnou pečlivě sledovat, aby se vyhnuli katastrofálnímu selhání, kdy se třísky stanou silnějšími než čepel.
Je nerozumné zvyšovat řeznou rychlost ve srovnání se změnou hloubky řezu a rychlosti posuvu.Zvýšení rychlosti vedlo k výraznému zvýšení řezné teploty a snížení smykových a měrných řezných sil.Zdvojnásobení řezné rychlosti vyžaduje dodatečný výkon a zkracuje životnost nástroje o více než polovinu.Skutečné zatížení horního shrnovače lze snížit, ale vyšší teploty řezání stále způsobují vznik kráterů.
Opotřebení břitové destičky je běžným indikátorem úspěchu nebo selhání jakékoli soustružnické operace.Mezi další běžné indikátory patří nepřijatelné třísky a problémy s obrobkem nebo strojem.Obecným pravidlem je, že operátor by měl indexovat břitovou destičku na opotřebení hřbetu 0,030 palce (0,77 mm).Pro dokončovací operace musí operátor indexovat ve vzdálenostech 0,015 palce (0,38 mm) nebo méně.
Mechanicky upnuté držáky vyměnitelných břitových destiček splňují devět norem systému rozpoznávání ISO a ANSI.
První písmeno v systému označuje způsob připevnění plátna.Převládají čtyři běžné typy, ale každý typ obsahuje několik variant.
Břitové destičky typu C používají horní svorku pro destičky, které nemají středový otvor.Systém se zcela spoléhá na tření a je nejvhodnější pro použití s pozitivními břitovými destičkami ve středně až lehkých soustružnických a vyvrtávacích aplikacích.
Vložky M drží ochrannou podložku dutiny vložky pomocí vačkového zámku, který přitlačuje vložku ke stěně dutiny.Horní svorka drží zadní část břitové destičky a zabraňuje jejímu zvednutí, když řezné zatížení působí na špičku břitové destičky.M destičky jsou zvláště vhodné pro destičky s negativní středovou dírou při středně těžkém až těžkém soustružení.
Destičky typu S používají obyčejné šrouby Torx nebo Allen, ale vyžadují zahloubení nebo zahloubení.Šrouby se mohou při vysokých teplotách zadřít, proto je tento systém nejvhodnější pro lehké až středně těžké soustružnické a vrtací operace.
Destičky P splňují normu ISO pro soustružnické nože.Vložka je přitlačována ke stěně kapsy otočnou pákou, která se při nastavení stavěcího šroubu sklopí.Tyto břitové destičky se nejlépe hodí pro břitové destičky s negativním sklonem a otvory ve středně těžkých až těžkých soustružnických aplikacích, ale nenarušují zdvih destičky během řezání.
Druhá část používá písmena k označení tvaru čepele.Třetí část používá písmena k označení kombinací přímých nebo přesazených stopek a úhlů šroubovice.
Čtvrté písmeno označuje přední úhel rukojeti nebo zadní úhel čepele.Pro úhel čela je P kladný úhel čela, když je součet úhlu koncové vůle a úhlu klínu menší než 90 stupňů;N je záporný úhel sklonu, když je součet těchto úhlů větší než 90 stupňů;O je neutrální úhel sklonu, jehož součet je přesně 90 stupňů.Přesný úhel hřbetu je označen jedním z několika písmen.
Páté je písmeno označující ruku s nástrojem.R označuje, že se jedná o pravotočivý nástroj, který řeže zprava doleva, zatímco L odpovídá nástroji pro leváky, který řeže zleva doprava.N nástroje jsou neutrální a mohou řezat v libovolném směru.
Části 6 a 7 popisují rozdíly mezi imperiálním a metrickým systémem měření.V imperiálním systému tyto úseky odpovídají dvouciferným číslům označujícím úsek závorky.U čtvercových stopek je číslo součtem jedné šestnáctiny šířky a výšky (5/8 palce je přechod z „0x“ na „xx“), zatímco u obdélníkových stopek se první číslo používá k reprezentaci osmi šířka.čtvrtina, druhá číslice představuje čtvrtinu výšky.Existuje několik výjimek z tohoto systému, jako je rukojeť 1¼” x 1½”, která používá označení 91. Metrický systém používá dvě čísla pro výšku a šířku.(jaké pořadí.) Obdélníková čepel vysoká 15 mm a široká 5 mm by tedy měla číslo 1505.
Sekce VIII a IX se také liší mezi imperiálními a metrickými jednotkami.V britském systému se část 8 zabývá rozměry destiček a část 9 se zabývá délkou čela a nástroje.Velikost čepele je určena velikostí vepsané kružnice v krocích po jedné osmině palce.Délky konců a nástrojů jsou označeny písmeny: AG pro přijatelné velikosti zadních a koncových nástrojů a MU (bez O nebo Q) pro přijatelné velikosti předních a koncových nástrojů.V metrickém systému se část 8 vztahuje k délce nástroje a část 9 k velikosti čepele.Délka nástroje je označena písmeny, zatímco u obdélníkových a rovnoběžníkových velikostí břitových destiček se používají čísla k označení délky nejdelšího břitu v milimetrech, přičemž se ignorují desetinná místa a jednotlivé číslice, kterým předcházejí nuly.Jiné tvary používají délky stran v milimetrech (průměr kulaté čepele) a také ignorují desetinná místa a jednotlivé číslice předponují nulami.
Metrický systém používá desátou a poslední sekci, která zahrnuje pozice pro kvalifikované držáky s tolerancemi ±0,08 mm pro zadní a koncovou (Q), přední a zadní (F) a zadní, přední a koncovou (B).
Jednobodové nástroje jsou k dispozici v různých stylech, velikostech a materiálech.Pevné jednobodové frézy mohou být vyrobeny z rychlořezné oceli, uhlíkové oceli, slitiny kobaltu nebo karbidu.Jak však průmysl přešel na soustružnické nástroje s pájenými hroty, náklady na tyto nástroje je učinily téměř irelevantními.
Nástroje s pájenými hroty používají tělo z levného materiálu a hrot nebo polotovar z dražšího řezného materiálu připájeného k řeznému bodu.Materiály hrotů zahrnují rychlořeznou ocel, karbid a kubický nitrid boru.Tyto nástroje jsou dostupné ve velikostech A až G a ofsetové styly A, B, E, F a G lze použít jako pravostranné nebo levostranné řezné nástroje.U čtvercových stopek označuje číslo následující za písmenem výšku nebo šířku nože v šestnáctinách palce.U nožů se čtvercovou stopkou je první číslo součtem šířky stopky v jedné osmině palce a druhé číslo je součtem výšky stopky v jedné čtvrtině palce.
Poloměr hrotu pájených nástrojů s hrotem závisí na velikosti stopky a operátor se musí ujistit, že velikost nástroje je vhodná pro požadavky na dokončování.
Vyvrtávání se používá hlavně pro dokončování velkých dutých otvorů v odlitcích nebo děrování otvorů ve výkovcích.Většina nástrojů je podobná tradičním externím soustružnickým nástrojům, ale úhel řezu je zvláště důležitý kvůli problémům s odvodem třísek.
Tuhost je také rozhodující pro nudný výkon.Průměr otvoru a potřeba dodatečné vůle přímo ovlivňují maximální velikost vyvrtávací tyče.Skutečný přesah ocelové vyvrtávací tyče je čtyřnásobek průměru stopky.Překročení tohoto limitu může ovlivnit rychlost úběru kovu v důsledku ztráty tuhosti a zvýšené pravděpodobnosti vibrací.
Průměr, modul pružnosti materiálu, délka a zatížení nosníku ovlivňují tuhost a průhyb, přičemž největší vliv má průměr, následovaný délkou.Zvětšení průměru tyče nebo zkrácení délky značně zvýší tuhost.
Modul pružnosti závisí na použitém materiálu a nemění se v důsledku tepelného zpracování.Ocel je nejméně stabilní při 30 000 000 psi, těžké kovy jsou stabilní při 45 000 000 psi a karbidy jsou stabilní při 90 000 000 psi.
Tyto hodnoty jsou však vysoké z hlediska stability a ocelové vyvrtávací tyče se stopkou poskytují uspokojivý výkon pro většinu aplikací až do poměru L/D 4:1.Vyvrtávací tyče se stopkou z karbidu wolframu fungují dobře při poměru L/D 6:1.
Radiální a axiální řezné síly při vyvrtávání závisí na úhlu sklonu.Zvýšení přítlačné síly při malém úhlu zdvihu je zvláště užitečné při snižování vibrací.S rostoucím úhlem náběhu se zvyšuje radiální síla a také se zvyšuje síla kolmá ke směru řezu, což má za následek vibrace.
Doporučený úhel zdvihu pro ovládání vibrací otvoru je 0° až 15° (imperiální. Metrický úhel zdvihu je 90° až 75°).Když je úhel stoupání 15 stupňů, je radiální řezná síla téměř dvakrát větší, než když je úhel stoupání 0 stupňů.
Pro většinu vrtacích operací jsou preferovány řezné nástroje s pozitivním sklonem, protože snižují řezné síly.Pozitivní nástroje však mají menší úhel hřbetu, takže obsluha si musí být vědoma možnosti kontaktu mezi nástrojem a obrobkem.Zajištění dostatečné vůle je zvláště důležité při vrtání otvorů o malém průměru.
Radiální a tangenciální síly při vyvrtávání se zvyšují s rostoucím poloměrem špičky, ale tyto síly jsou také ovlivněny úhlem stoupání.Hloubka řezu při vyvrtávání může tento vztah změnit: pokud je hloubka řezu větší nebo rovna poloměru rohu, úhel náběhu určuje radiální sílu.Pokud je hloubka řezu menší než poloměr rohu, samotná hloubka řezu zvyšuje radiální sílu.Kvůli tomuto problému je pro operátory o to důležitější používat poloměr špičky menší, než je hloubka řezu.
Společnost Horn USA vyvinula systém rychlé výměny nástrojů, který výrazně zkracuje časy nastavení a výměny nástrojů na soustruzích švýcarského stylu, včetně těch s vnitřním chlazením.
Výzkumníci UNCC zavádějí modulaci do drah nástrojů.Cílem bylo lámání třísek, ale vyšší rychlost úběru kovu byla zajímavým vedlejším efektem.
Volitelné rotační frézovací osy na těchto strojích umožňují obrábění mnoha typů složitých součástí v jediném nastavení, ale tyto stroje jsou notoricky náročné na programování.Moderní CAM software však značně zjednodušuje úlohu programování.
Čas odeslání: září 04-2023