Pokiaľ ide o obsluhu ťažkého ručného sústruhu, jedným z najdôležitejších faktorov, ktorý výrazne ovplyvňuje efektivitu, kvalitu a životnosť nástroja, je výber reznej rýchlosti. Ako dodávateľ ťažkých ručných sústruhov som bol svedkom vplyvu správnej voľby reznej rýchlosti na obrábacie operácie. V tomto blogu sa ponorím do princípov výberu reznej rýchlosti pre ťažké ručné sústruhy.
Pochopenie rýchlosti rezania
Rezná rýchlosť, často označovaná ako V, je definovaná ako relatívna rýchlosť medzi rezným nástrojom a povrchom obrobku. Zvyčajne sa meria v metroch za minútu (m/min) alebo stopách za minútu (ft/min). V ťažkom ručnom sústruhu je rýchlosť rezania určená rýchlosťou otáčania obrobku a priemerom obrobku. Vzorec na výpočet reznej rýchlosti je (V=\pi DN/1000), kde D je priemer obrobku v milimetroch, N je rýchlosť otáčania obrobku v otáčkach za minútu (RPM) a (\pi) je konštanta približne rovná 3,14.
Faktory ovplyvňujúce výber rýchlosti rezania
Materiál obrobku
Materiál obrobku je jedným z primárnych faktorov ovplyvňujúcich výber reznej rýchlosti. Rôzne materiály majú rôznu tvrdosť, pevnosť a tepelnú vodivosť, ktoré priamo ovplyvňujú proces rezania. Napríklad mäkšie materiály ako hliník a mosadz môžu vo všeobecnosti tolerovať vyššiu rýchlosť rezania v porovnaní s tvrdšími materiálmi, ako je nehrdzavejúca oceľ alebo titán.
- hliník: Hliník je relatívne mäkký a tvárny materiál. Má dobrú tepelnú vodivosť, ktorá umožňuje rýchle odvádzanie tepla počas procesu rezania. Výsledkom je, že rezné rýchlosti pre hliník môžu byť dosť vysoké, typicky v rozsahu od 100 do 300 m/min na vysokovýkonnom ručnom sústruhu.
- Oceľ: Oceľ sa dodáva v rôznych triedach, z ktorých každá má inú tvrdosť a pevnosť. Mäkkú oceľ, ktorá je relatívne mäkká, možno rezať rýchlosťou 30 - 100 m/min. Na druhej strane, vysokopevnostné legované ocele vyžadujú nižšie rezné rýchlosti, často v rozsahu 10 - 50 m/min.
- Nerezová oceľ: Nehrdzavejúca oceľ je známa svojou odolnosťou proti korózii, ale je tiež náročnejšia na obrábanie kvôli vysokej rýchlosti opracovania - kalenia. Rezné rýchlosti pre nehrdzavejúcu oceľ sú zvyčajne v rozmedzí 20 - 80 m/min.
Materiál nástroja
Rozhodujúcu úlohu pri určovaní vhodnej reznej rýchlosti zohráva aj typ použitého rezného nástroja. Rôzne materiály nástrojov majú rôznu tepelnú odolnosť, odolnosť proti opotrebovaniu a pevnosť reznej hrany.
- Vysokorýchlostná oceľ (HSS): HSS nástroje sú relatívne lacné a možno ich použiť pre širokú škálu materiálov. Majú však obmedzenú tepelnú odolnosť. Rezné rýchlosti pre nástroje HSS sú vo všeobecnosti nižšie v porovnaní s nástrojmi z tvrdokovu. Napríklad pri obrábaní mäkkej ocele možno použiť nástroje HSS pri rezných rýchlostiach okolo 20 – 60 m/min.
- Karbid: Karbidové nástroje sú oveľa tvrdšie a odolnejšie voči teplu ako nástroje HSS. Znesú vyššie rezné rýchlosti a sú vhodné na vysoko produktívne obrábanie. Pri použití tvrdokovových nástrojov na obrábanie ocele môžu byť rezné rýchlosti 2- až 5-krát vyššie ako pri HSS nástrojoch, typicky v rozsahu 100-300 m/min.
Geometria nástroja
Geometria rezného nástroja, ako je uhol čela, uhol vôle a polomer hrotu, ovplyvňuje rezné sily, tvorbu triesok a tvorbu tepla počas procesu rezania. Dobre navrhnutá geometria nástroja môže znížiť rezné sily a zlepšiť odvod triesok, čo umožňuje vyššie rezné rýchlosti. Napríklad väčší uhol čela môže znížiť reznú silu, čo môže umožniť mierne vyššiu rýchlosť rezania. Avšak príliš veľký uhol čela môže tiež oslabiť reznú hranu, čo vedie k predčasnému opotrebovaniu nástroja.
Hĺbka rezu a rýchlosť posuvu
Hĺbka rezu a rýchlosť posuvu sú vzájomne prepojené s rýchlosťou rezu. Vo všeobecnosti, ak sa hĺbka rezu zvýši, rýchlosť rezania by sa mala znížiť, aby sa udržal stabilný proces rezania. Podobne vyššia rýchlosť posuvu môže vyžadovať nižšiu reznú rýchlosť, aby sa predišlo nadmernému opotrebovaniu nástroja alebo zlej kvalite povrchu. Pri vysokovýkonnom ručnom sústruhu pri vykonávaní hrubého obrábania s veľkou hĺbkou rezu a vysokou rýchlosťou posuvu je rezná rýchlosť zvyčajne nižšia v porovnaní s dokončovacím obrábaním.
Princípy výberu rýchlosti rezania
Vyváženie životnosti nástroja a produktivity
Jedným z hlavných cieľov výberu reznej rýchlosti je dosiahnuť rovnováhu medzi životnosťou nástroja a produktivitou. Veľmi vysoká rýchlosť rezania môže zvýšiť rýchlosť úberu materiálu, ale tiež spôsobí rýchle opotrebovanie nástroja, čo vedie k častým výmenám nástroja a predĺženiu prestojov. Na druhej strane, veľmi nízka rýchlosť rezania bude mať za následok nízku rýchlosť úberu materiálu a zníženú produktivitu. Preto by sa mala zvoliť optimálna rýchlosť rezania, aby sa maximalizovala životnosť nástroja pri zachovaní prijateľnej úrovne produktivity.
Zabezpečenie dobrej povrchovej úpravy
Rezná rýchlosť má tiež významný vplyv na povrchovú úpravu obrábaného obrobku. Správna rýchlosť rezania môže pomôcť dosiahnuť hladkú povrchovú úpravu znížením tvorby nánosov hrany a minimalizovaním vibrácií. Na dokončovacie obrábanie sa často používa vyššia rezná rýchlosť na získanie lepšej kvality povrchu. Rýchlosť rezania by sa však mala nastaviť podľa materiálu obrobku, materiálu nástroja a iných parametrov rezu.
Vzhľadom na schopnosti stroja
Pri výbere reznej rýchlosti je potrebné zvážiť možnosti samotného ručného sústruhu pre veľké zaťaženie. Výkon sústruhu, rozsah otáčok vretena a tuhosť obmedzujú maximálnu reznú rýchlosť, ktorú možno použiť. Napríklad, ak má sústruh motor s nízkym výkonom, použitie veľmi vysokej rýchlosti rezania môže spôsobiť zaseknutie vretena alebo zlú presnosť obrábania.
Praktické príklady voľby rýchlosti rezania
Uvažujme praktický príklad obrábania oceľového hriadeľa na aŤažký sústruh. Hriadeľ má priemer 100 mm a používame rezný nástroj z tvrdokovu.
- Určite materiál obrobku: Obrobok je vyrobený z mäkkej ocele.
- Vyberte materiál nástroja: Používame tvrdokovový nástroj, ktorý znesie relatívne vysoké rezné rýchlosti.
- Pozrite si tabuľky rezných rýchlostí: Na základe všeobecných smerníc reznej rýchlosti pre nástroje z mäkkej ocele a tvrdokovu je vhodný rozsah reznej rýchlosti 100 - 200 m/min.
- Vypočítajte otáčky vretena: Pomocou vzorca (N = 1000V/\pi D), ak zvolíme rýchlosť rezania (V = 150) m/min a (D = 100) mm, potom (N=\frac{1000\times150}{\pi\times100}\cca477) RPM.
Záver
Výber vhodnej reznej rýchlosti pre ťažký ručný sústruh je zložitý proces, ktorý si vyžaduje komplexné pochopenie rôznych faktorov, ako je materiál obrobku, materiál nástroja, geometria nástroja, hĺbka rezu a rýchlosť posuvu. Dodržiavaním zásad výberu reznej rýchlosti môžu operátori dosiahnuť rovnováhu medzi životnosťou nástroja, produktivitou a povrchovou úpravou.
Ak máte záujem o aVeľký ručný sústruhalebo aVysokovýkonný horizontálny sústruh, naša spoločnosť ponúka široký sortiment vysoko kvalitných ťažkých ručných sústruhov. Zaviazali sme sa poskytovať profesionálne poradenstvo pri výbere reznej rýchlosti a ďalších parametrov obrábania, ktoré vám pomôžu dosiahnuť najlepšie výsledky obrábania. Kontaktujte nás pre viac informácií a začatie diskusie o obstarávaní.
Referencie
- Príručka ASM, zväzok 16: Obrábanie. ASM International.
- Príručka údajov o obrábaní, 3. vydanie. Metcut Research Associates.