Sústruženie používa sústruh na odoberanie materiálu z vonkajšej strany rotujúceho obrobku, zatiaľ čo vŕtanie odstraňuje materiál z vnútra rotujúceho obrobku.#základňa
Sústruženie je proces odoberania materiálu z vonkajšieho priemeru rotujúceho obrobku pomocou sústruhu.Jednobodové frézy režú kov z obrobku na (ideálne) krátke, ostré triesky, ktoré sa dajú ľahko odstrániť.
CNC sústruh s reguláciou konštantnej rýchlosti rezania umožňuje operátorovi zvoliť rýchlosť rezania a potom stroj automaticky upraví otáčky, keď rezný nástroj prechádza rôznymi priemermi pozdĺž vonkajšieho obrysu obrobku.Moderné sústruhy sú k dispozícii aj v konfiguráciách s jednou revolverovou hlavou a dvojitou revolverovou hlavou: jednoduché revolverové hlavice majú horizontálnu a vertikálnu os a dvojité revolverové hlavice majú pár horizontálnych a vertikálnych osí na revolverovú hlavicu.
Skoré sústružnícke nástroje boli pevné pravouhlé kusy vyrobené z rýchloreznej ocele s hranami a voľnými rohmi na jednom konci.Keď sa nástroj otupí, zámočník ho nabrúsi na brúske na opakované použitie.HSS nástroje sú stále bežné na starších sústruhoch, ale karbidové nástroje sa stali populárnejšími, najmä v spájkovanej forme s jedným hrotom.Karbid má lepšiu odolnosť proti opotrebeniu a tvrdosť, čo zvyšuje produktivitu a životnosť nástroja, je však drahší a vyžaduje skúsenosti s prebrúsením.
Sústruženie je kombináciou lineárneho (nástroj) a rotačného (obrobok) pohybu.Preto je rýchlosť rezania definovaná ako vzdialenosť otáčania (zapísaná ako sfm – povrchová stopa za minútu – alebo smm – meter štvorcový za minútu – pohyb bodu na povrchu dielu za jednu minútu).Rýchlosť posuvu (vyjadrená v palcoch alebo milimetroch na otáčku) je lineárna vzdialenosť, ktorú nástroj prejde pozdĺž alebo cez povrch obrobku.Posuv sa niekedy vyjadruje aj ako lineárna vzdialenosť (in/min alebo mm/min), ktorú nástroj prejde za jednu minútu.
Požiadavky na rýchlosť posuvu sa líšia v závislosti od účelu operácie.Napríklad pri hrubovaní sú vysoké posuvy často lepšie na maximalizáciu rýchlosti úberu kovu, ale vyžaduje sa vysoká tuhosť dielu a výkon stroja.Súčasne dokončovacie sústruženie môže spomaliť rýchlosť posuvu, aby sa dosiahla drsnosť povrchu špecifikovaná na výkrese dielu.
Účinnosť rezného nástroja závisí vo veľkej miere od uhla nástroja voči obrobku.Pojmy definované v tejto časti sa vzťahujú na rezné doštičky a doštičky s vôľou a tiež sa vzťahujú na spájkované jednobodové nástroje.
Horný uhol čela (tiež známy ako uhol zadného čela) je uhol vytvorený medzi uhlom doštičky a čiarou kolmou na obrobok pri pohľade zo strany, spredu a zozadu nástroja.Horný uhol čela je kladný, keď je horný uhol sklonu od rezného bodu do drieku;neutrálne, keď je čiara v hornej časti vložky rovnobežná s hornou časťou drieku;a neutrálny, keď je naklonený nahor od miesta rezu.je vyššie ako držiak nástroja, horný uhol čela je záporný..Čepele a rukoväte sú tiež rozdelené na pozitívne a negatívne uhly.Pozitívne naklonené doštičky majú skosené strany a upínacie držiaky s pozitívnym a bočným uhlom čela.Negatívne vložky sú štvorcové vo vzťahu k hornej časti čepele a pasujú na rukoväte so záporným horným a bočným uhlom čela.Horný uhol čela je jedinečný v tom, že závisí od geometrie doštičky: pozitívne brúsené alebo tvarované utužovače môžu zmeniť efektívny uhol horného čela z negatívneho na pozitívny.Horné uhly čela majú tendenciu byť väčšie pre mäkšie, tvárnejšie materiály obrobku, ktoré vyžadujú veľké pozitívne uhly šmyku, zatiaľ čo tvrdšie a tuhšie materiály je najlepšie rezať s neutrálnou alebo negatívnou geometriou.
Bočný uhol čela vytvorený medzi čelnou plochou čepele a čiarou kolmou na obrobok pri pohľade z čelnej strany.Tieto uhly sú kladné, keď sú odklonené od reznej hrany, neutrálne, keď sú kolmé na reznú hranu, a záporné, keď sú naklonené nahor.Možná hrúbka nástroja závisí od bočného uhla čela, menšie uhly umožňujú použitie hrubších nástrojov, ktoré zvyšujú pevnosť, ale vyžadujú vyššie rezné sily.Väčšie uhly produkujú tenšie triesky a nižšie požiadavky na reznú silu, ale pri prekročení maximálneho odporúčaného uhla sa rezná hrana oslabuje a znižuje sa prenos tepla.
Úkos na konci rezu je vytvorený medzi reznou hranou čepele na konci nástroja a líniou kolmou na zadnú časť rukoväte.Tento uhol definuje medzeru medzi rezným nástrojom a hotovým povrchom obrobku.
Koncový reliéf je umiestnený pod koncovou reznou hranou a je vytvorený medzi čelnou plochou doštičky a čiarou kolmou na základňu drieku.Presah hrotu umožňuje, aby bol uhol reliéfu (tvorený koncom drieku a čiarou kolmou na koreň drieku) väčší ako uhol reliéfu.
Uhol bočnej vôle opisuje uhol pod bočnou reznou hranou.Tvoria ho boky čepele a línia kolmá na základňu rukoväte.Rovnako ako u koncového návarku, presah umožňuje, aby bol bočný reliéf (tvorený stranou rukoväte a líniou kolmou na základňu rukoväte) väčší ako reliéf.
Uhol nábehu (tiež známy ako uhol bočnej reznej hrany alebo uhol nábehu) je vytvorený medzi bočnou reznou hranou doštičky a stranou držiaka.Tento uhol vedie nástroj do obrobku a pri jeho zväčšovaní vzniká širšia a tenšia trieska.Geometria a materiálový stav obrobku sú hlavnými faktormi pri výbere uhla nábehu rezného nástroja.Napríklad nástroje so zvýrazneným uhlom skrutkovice môžu poskytnúť významný výkon pri rezaní spekaných, nesúvislých alebo kalených povrchov bez vážneho dopadu na ostrie rezného nástroja.Operátori musia vyvážiť túto výhodu zvýšeným ohybom dielu a vibráciami, pretože veľké uhly zdvihu vytvárajú veľké radiálne sily.Nástroje na sústruženie s nulovým rozstupom poskytujú šírku triesky rovnajúcu sa hĺbke rezu pri sústružníckych operáciách, zatiaľ čo rezné nástroje s uhlom záberu umožňujú efektívnu hĺbku rezu a zodpovedajúcu šírku triesky presiahnuť skutočnú hĺbku rezu na obrobku.Väčšinu otáčavých operácií možno efektívne vykonávať s rozsahom nájazdového uhla 10 až 30 stupňov (metrický systém obráti uhol z 90 stupňov na opačný, čím sa ideálny rozsah nájazdového uhla pohybuje od 80 do 60 stupňov).
Hrot aj boky musia mať dostatočný reliéf a reliéf, aby umožnili nástroju vstúpiť do rezu.Ak nie je medzera, netvoria sa žiadne triesky, ale ak medzera nie je dostatočná, nástroj sa bude trieť a vytvárať teplo.Jednobodové sústružnícke nástroje vyžadujú na vstup do rezu aj čelný a bočný reliéf.
Pri sústružení je obrobok vystavený tangenciálnym, radiálnym a axiálnym rezným silám.Najväčší vplyv na spotrebu energie majú tangenciálne sily;axiálne sily (posuvy) lisujú diel v pozdĺžnom smere;a radiálne sily (hĺbka rezu) majú tendenciu tlačiť obrobok a držiak nástroja od seba.„Rezná sila“ je súčtom týchto troch síl.Pre nulový uhol elevácie sú v pomere 4:2:1 (tangenciálne:axiálne:radiálne).Keď sa uhol nábehu zväčší, axiálna sila sa zníži a radiálna rezná sila sa zvýši.
Typ drieku, polomer rohu a tvar doštičky majú tiež veľký vplyv na potenciálnu maximálnu efektívnu dĺžku reznej hrany sústružiacej doštičky.Určité kombinácie polomeru doštičky a držiaka môžu vyžadovať rozmerovú kompenzáciu, aby sa naplno využili výhody reznej hrany.
Kvalita povrchu pri sústružníckych operáciách závisí od tuhosti nástroja, stroja a obrobku.Po stanovení tuhosti je možné na určenie kvality povrchu obrobku použiť vzťah medzi posuvom stroja (in/ot alebo mm/ot) a profilom hrotu doštičky alebo nástroja.Profil nosa je vyjadrený polomerom: do určitej miery väčší polomer znamená lepšiu povrchovú úpravu, ale príliš veľký polomer môže spôsobiť vibrácie.Pre operácie obrábania vyžadujúce menší než optimálny polomer môže byť potrebné znížiť rýchlosť posuvu, aby sa dosiahol požadovaný výsledok.
Po dosiahnutí požadovanej úrovne výkonu sa produktivita zvyšuje s hĺbkou rezu, posuvom a rýchlosťou.
Hĺbka rezu sa dá najľahšie zväčšiť, ale zlepšenie je možné len s dostatočným množstvom materiálu a síl.Zdvojnásobenie hĺbky rezu zvyšuje produktivitu bez zvýšenia teploty rezania, pevnosti v ťahu alebo reznej sily na kubický palec alebo centimeter (známa aj ako špecifická rezná sila).Tým sa zdvojnásobí potrebný výkon, ale životnosť nástroja sa nezníži, ak nástroj spĺňa požiadavky na tangenciálnu reznú silu.
Zmena rýchlosti posuvu je tiež pomerne jednoduchá.Zdvojnásobenie rýchlosti posuvu zdvojnásobí hrúbku triesky a zvýši (ale nezdvojnásobí) tangenciálne rezné sily, teplotu rezania a potrebný výkon.Táto zmena znižuje životnosť nástroja, ale nie na polovicu.Špecifická rezná sila (rezná sila súvisiaca s množstvom odoberaného materiálu) tiež klesá so zvyšujúcou sa rýchlosťou posuvu.Keď sa rýchlosť posuvu zvyšuje, extra sila pôsobiaca na reznú hranu môže spôsobiť vytvorenie jamiek na hornom povrchu čela doštičky v dôsledku zvýšeného tepla a trenia generovaného počas rezania.Operátori musia pozorne sledovať túto premennú, aby sa vyhli katastrofálnemu zlyhaniu, pri ktorom sa triesky stanú silnejšími ako čepeľ.
Je nerozumné zvyšovať rýchlosť rezania v porovnaní so zmenou hĺbky rezu a rýchlosti posuvu.Zvýšenie rýchlosti viedlo k výraznému zvýšeniu reznej teploty a zníženiu šmykových a špecifických rezných síl.Zdvojnásobenie reznej rýchlosti vyžaduje dodatočný výkon a skracuje životnosť nástroja o viac ako polovicu.Skutočné zaťaženie horných hrablí možno znížiť, ale vyššie teploty rezania stále spôsobujú krátery.
Opotrebenie doštičky je bežným indikátorom úspechu alebo zlyhania akéhokoľvek sústruženia.Medzi ďalšie bežné indikátory patria neprijateľné triesky a problémy s obrobkom alebo strojom.Všeobecným pravidlom je, že operátor by mal indexovať doštičku na opotrebovanie boku 0,030 palca (0,77 mm).Pri dokončovacích operáciách musí operátor indexovať vo vzdialenosti 0,015 palca (0,38 mm) alebo menej.
Mechanicky upnuté držiaky vymeniteľných doštičiek sú v súlade s deviatimi systémovými normami ISO a ANSI.
Prvé písmeno v systéme označuje spôsob pripevnenia plátna.Prevládajú štyri bežné typy, ale každý typ obsahuje niekoľko variácií.
Vložky typu C používajú hornú svorku pre vložky, ktoré nemajú stredový otvor.Systém sa úplne spolieha na trenie a je najvhodnejší na použitie s pozitívnymi doštičkami v stredne až ľahkých sústružníckych a vŕtacích aplikáciách.
Vložky M držia ochrannú podložku dutiny vložky pomocou vačkového zámku, ktorý pritláča vložku k stene dutiny.Horná svorka drží zadnú časť doštičky a bráni jej zdvihnutiu, keď rezné zaťaženie pôsobí na hrot doštičky.M doštičky sú obzvlášť vhodné pre doštičky so stredovým otvorom so strednou dierou pri strednom až ťažkom sústružení.
Doštičky typu S používajú obyčajné skrutky Torx alebo Allen, ale vyžadujú zahĺbenie alebo zahĺbenie.Skrutky sa môžu pri vysokých teplotách zadrhávať, takže tento systém je najvhodnejší pre ľahké až stredne ťažké sústružnícke a vŕtacie operácie.
P doštičky zodpovedajú norme ISO pre sústružnícke nože.Vložka je pritláčaná k stene vrecka otočnou pákou, ktorá sa pri nastavení nastavovacej skrutky nakláňa.Tieto doštičky sú najvhodnejšie pre doštičky s negatívnym sklonom a otvory v stredne ťažkých až ťažkých sústružníckych aplikáciách, ale nezasahujú do zdvihu doštičky počas rezania.
Druhá časť používa písmená na označenie tvaru čepele.Tretia časť používa písmená na označenie kombinácií rovných alebo odsadených stopiek a uhlov skrutkovice.
Štvrté písmeno označuje predný uhol rukoväte alebo zadný uhol čepele.Pre uhol čela je P kladný uhol čela, keď súčet uhla koncovej vôle a uhla klinu je menší ako 90 stupňov;N je záporný uhol sklonu, keď je súčet týchto uhlov väčší ako 90 stupňov;O je neutrálny uhol sklonu, ktorého súčet je presne 90 stupňov.Presný uhol vôle je označený jedným z niekoľkých písmen.
Piate je písmeno označujúce ruku s nástrojom.R označuje, že ide o pravotočivý nástroj, ktorý reže sprava doľava, kým L zodpovedá ľavotočivému nástroju, ktorý reže zľava doprava.Nástroje N sú neutrálne a môžu rezať v akomkoľvek smere.
Časti 6 a 7 popisujú rozdiely medzi imperiálnym a metrickým systémom merania.V imperiálnom systéme tieto časti zodpovedajú dvojciferným číslam označujúcim časť zátvorky.Pri štvorcových stopkách je číslo súčtom jednej šestnástiny šírky a výšky (5/8 palca je prechod z „0x“ na „xx“), zatiaľ čo pre pravouhlé stopky sa prvé číslo používa na označenie ôsmich šírka.štvrtina, druhá číslica predstavuje štvrtinu výšky.Existuje niekoľko výnimiek z tohto systému, ako napríklad rukoväť 1¼” x 1½”, ktorá používa označenie 91. Metrický systém používa dve čísla pre výšku a šírku.(v akom poradí.) Obdĺžniková čepeľ vysoká 15 mm a široká 5 mm by teda mala číslo 1505.
Oddiely VIII a IX sa tiež líšia medzi imperiálnymi a metrickými jednotkami.V imperiálnom systéme sa časť 8 zaoberá rozmermi doštičiek a časť 9 sa zaoberá plochou a dĺžkou nástroja.Veľkosť čepele je určená veľkosťou vpísaného kruhu v krokoch po jednej osmine palca.Dĺžky konca a nástroja sú označené písmenami: AG pre prijateľné veľkosti zadného a koncového nástroja a MU (bez O alebo Q) pre prijateľné veľkosti predného a koncového nástroja.V metrickom systéme sa časť 8 vzťahuje na dĺžku nástroja a časť 9 na veľkosť čepele.Dĺžka nástroja je označená písmenami, zatiaľ čo pre obdĺžnikové a paralelogramové veľkosti doštičiek sa na označenie dĺžky najdlhšej reznej hrany v milimetroch používajú čísla, pričom sa ignorujú desatinné miesta a jednotlivé číslice, pred ktorými sú nuly.Iné formuláre používajú dĺžky strán v milimetroch (priemer okrúhlej čepele) a tiež ignorujú desatinné miesta a predkladajú jednotlivé číslice nulami.
Metrický systém používa desiatu a poslednú časť, ktorá zahŕňa pozície pre kvalifikované konzoly s toleranciami ±0,08 mm pre zadnú a koncovú (Q), prednú a zadnú (F) a zadnú, prednú a koncovú (B).
Jednobodové nástroje sú dostupné v rôznych štýloch, veľkostiach a materiáloch.Pevné jednobodové frézy môžu byť vyrobené z rýchloreznej ocele, uhlíkovej ocele, zliatiny kobaltu alebo karbidu.Keď sa však priemysel presunul na sústružnícke nástroje so spájkovanými hrotmi, náklady na tieto nástroje ich urobili takmer irelevantnými.
Nástroje so spájkovaným hrotom používajú telo z lacného materiálu a hrot alebo polotovar z drahšieho rezného materiálu spájkovaného na bod rezu.Materiály hrotov zahŕňajú rýchloreznú oceľ, karbid a kubický nitrid bóru.Tieto nástroje sú dostupné vo veľkostiach A až G a ofsetové štýly A, B, E, F a G možno použiť ako pravostranné alebo ľavostranné rezné nástroje.Pri štvorcových stopkách číslo nasledujúce za písmenom udáva výšku alebo šírku noža v šestnáctinách palca.Pri nožoch so štvorcovou stopkou je prvé číslo súčet šírky stopky v jednej osmine palca a druhé číslo je súčet výšky stopky v jednej štvrtine palca.
Polomer hrotu spájkovaných nástrojov s hrotmi závisí od veľkosti stopky a operátor musí zabezpečiť, aby veľkosť nástroja vyhovovala požiadavkám na konečnú úpravu.
Vyvrtávanie sa používa hlavne na dokončovanie veľkých dutých otvorov v odliatkoch alebo na dierovanie otvorov vo výkovkoch.Väčšina nástrojov je podobná tradičným vonkajším sústružníckym nástrojom, ale uhol rezu je obzvlášť dôležitý kvôli problémom s odvodom triesok.
Tuhosť je tiež rozhodujúca pre nudný výkon.Priemer otvoru a potreba dodatočnej vôle priamo ovplyvňujú maximálnu veľkosť vyvrtávacej tyče.Skutočný presah oceľovej vyvrtávacej tyče je štvornásobok priemeru drieku.Prekročenie tohto limitu môže ovplyvniť rýchlosť úberu kovu v dôsledku straty tuhosti a zvýšenej možnosti vibrácií.
Priemer, modul pružnosti materiálu, dĺžka a zaťaženie nosníka ovplyvňujú tuhosť a priehyb, pričom najväčší vplyv má priemer, po ktorom nasleduje dĺžka.Zväčšenie priemeru tyče alebo skrátenie dĺžky výrazne zvýši tuhosť.
Modul pružnosti závisí od použitého materiálu a nemení sa v dôsledku tepelného spracovania.Oceľ je najmenej stabilná pri 30 000 000 psi, ťažké kovy sú stabilné pri 45 000 000 psi a karbidy sú stabilné pri 90 000 000 psi.
Tieto hodnoty sú však vysoké z hľadiska stability a tyče na vyvrtávanie s oceľovou stopkou poskytujú uspokojivý výkon pre väčšinu aplikácií až do pomeru L/D 4:1.Vyvrtávacie tyče so stopkou z karbidu volfrámu fungujú dobre pri pomere L/D 6:1.
Radiálne a axiálne rezné sily pri vŕtaní závisia od uhla sklonu.Zvýšenie prítlačnej sily pri malom uhle zdvihu je obzvlášť užitočné pri znižovaní vibrácií.So zväčšujúcim sa uhlom predstihu sa zvyšuje radiálna sila a zvyšuje sa aj sila kolmá na smer rezu, čo vedie k vibráciám.
Odporúčaný uhol zdvihu pre riadenie vibrácií otvoru je 0° až 15° (imperiálny. metrický uhol zdvihu je 90° až 75°).Keď je uhol predstihu 15 stupňov, radiálna rezná sila je takmer dvakrát väčšia, ako keď je uhol predstihu 0 stupňov.
Pre väčšinu vŕtacích operácií sú preferované pozitívne naklonené rezné nástroje, pretože znižujú rezné sily.Pozitívne nástroje však majú menší uhol vôle, takže operátor si musí byť vedomý možnosti kontaktu medzi nástrojom a obrobkom.Zabezpečenie dostatočnej vôle je obzvlášť dôležité pri vŕtaní otvorov s malým priemerom.
Radiálne a tangenciálne sily pri vŕtaní sa zvyšujú so zväčšujúcim sa polomerom špičky, ale tieto sily sú tiež ovplyvnené uhlom predstihu.Hĺbka rezu pri vyvrtávaní môže zmeniť tento vzťah: ak je hĺbka rezu väčšia alebo rovná polomeru rohu, uhol nábehu určuje radiálnu silu.Ak je hĺbka rezu menšia ako polomer rohu, samotná hĺbka rezu zvyšuje radiálnu silu.Tento problém spôsobuje, že pre operátorov je o to dôležitejšie, aby používali polomer špičky menší ako je hĺbka rezu.
Horn USA vyvinul systém rýchlej výmeny nástrojov, ktorý výrazne skracuje časy nastavenia a výmeny nástrojov na sústruhoch švajčiarskeho typu, vrátane sústruhov s vnútorným chladením.
Výskumníci UNCC zavádzajú moduláciu do dráh nástrojov.Cieľom bolo lámanie triesok, ale vyššia rýchlosť úberu kovu bola zaujímavým vedľajším efektom.
Voliteľné rotačné frézovacie osi na týchto strojoch umožňujú obrábanie mnohých typov zložitých dielov v jedinom nastavení, ale tieto stroje sú notoricky náročné na programovanie.Moderný CAM softvér však značne zjednodušuje úlohu programovania.
Čas odoslania: 04.09.2023