Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
DOBÓR NARZĘDZI I
PARAMETRÓW SKRAWANIA
Techniki Wytwarzania
Budowa narzędzi tokarskich
System narzędziowe
Procedura doboru
Przykład realizacji
WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Nowych Technologii i Chemii
KATEDRA ZAAWANSOWANYCH MATERIAŁÓW I TECHNOLOGII
Opracował: dr inż. Radosław Łyszkowski
Ć1:
Koncepcji doboru narzędzia
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 2
ISO P Stal - materiały dające długi wiór, takie jak stal, odlewy staliwne oraz
martenzytyczno-ferrytyczne. HB 180 02.1
ISO M Stal nierdzewna - austenityczne stale nierdzewne, tytan. HB 180 05.21
ISO K Żeliwo - materiały dające krótki wiór, takie jak żeliwa szare,
sferoidalne. HB 220 08.2
ISO N Aluminium – materiały ciągliwe, takie jak aluminium i jego stopy. HB 75 30.21
ISO S Stopy żaroodporne – stopy na bazie niklu, chromu, kobaltu. HB 350 20.22
ISO H Stal hartowana – materiały trudnoskrawalne po obróbce cieplnej,
takie jak stal hartowana, ulepszana ciepnie. HRC 60 04.1
Idea koncepcji doboru narzędzia skrawającego uwzględnia jego przeznaczenie oraz rodzaj
materiału obrabianego. Standard ISO dzieli materiały obrabiane na 6 podstawowych grup:
W każdym oznaczeniu ISO, numery od 01 do 50,
określające wymagania odnośnie obróbki, związane
z poziomem wytrzymałości i odporności na �ścieranie.
Np. niskie numery odpowiadają wysokiej odporność
na �ścieranie i niskiej wytrzymałość, a wysokie na
odwrót.
Budowa noża tokarskiego
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 3
Narzędzia tokarskie firmy SANDVICK Coromant są narzędziami o konstrukcji składanej.
Podstawowe elementy to:
1. trzonek (oprawka),
2. płytka skrawająca,
3. system mocowania (śruby mocujące, podkładki, płytki mocujące,…)
Oznaczenia płytek wg ISO 1832:1991
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 4
Rodzaje oprawek
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 5
Systemy narzędziowe
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 6
System narzędzi T-Max P Płytki ujemne. Zalecany jako pierwszy wybór przy
operacjach toczenia zewnętrznego od zgrubnego do
wykańczającego. Również zalecany przy obróbce dużych
otworów. Z centralnym otworem do mocowania
zapewniający szybką i dokładną wymianę.
· system Coro Turn RC mocowanie sztywne,
· system T-Max P
System narzędzi T-Max U Płytki dodatnie. Zalecany jako pierwszy wybór w operacjach
wytaczania i kształtowania oraz do toczenia małych detali. System
mocowania �śrubą zapewnia stabilność oraz niezakłócony odpływ
wióra.
· system Coro Turn 107 - mocowanie śrubą,
· system Coro Turn 111,
· system Coro Turn TR (do toczenia profilowego).
Systemy mocowania płytek
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 7
System mocowania sztywnego Coro Turn RC Zalecany jako pierwszy wybór przy operacjach toczenia
zewnętrznego, od zgrubnego do wykańczającego, płytkami
ujemnymi. Zalecany również przy obróbce dużych otworów.
Centralny otwór mocujący zapewnia szybką i dokładną wymianę
płytki.
System mocowania Coro Turn 107 Do mocowania płytek skrawających wykorzystuje śrubę
przechodzącą przez otwór w płytce. Zalecany do obróbki
małych, długich i smukłych przedmiotów. System dostępny dla
wszystkich kształtów płytek i różnych kątów przystawienia.
Toczenie powierzchni zewnętrznych
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 8
Toczenie powierzchni wewnętrznych
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 9
0.3 mm
10 mm
20 mm
Dobór płytki i parametrów skrawania
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 10
1. Dobór płytki i
parametrów skrawania
• Określenie typu materiału obrabianego
• Określenie rodzaju obróbki
• Dokonanie "Pierwszego wyboru„
• Określenie warunków obróbki i wybór materiału płytki
• Wybór kształtu płytki i promienia naroża
• Wybór wielkości płytki
• Odczytanie zalecanych parametrów obróbki
2. Korekcja parametrów skrawania
• Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na twardość mat. obrabianego
• Korekcja posuwu
• Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na wydajność obróbki
• Obliczenie niezbędnej mocy obrabiarki
• Obliczenie prędkości obrotowej wrzeciona
3. Dobór oprawki
• Wybór odpowiedniej strony katalogu
• Wybór odpowiedniej oprawki
4. Wynik
• nóż tokarski (płytka + oprawka )
• parametry skrawania:
• Vc [m/min]
• fn [mm/obr]
• ap [mm]
Pierwszy wybór
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 11
Krok 1 – określenie materiału obrabianego P Stale niskostopowe
M Stale nierdzewne, austenityczne
K Żeliwa szare i sferoidalne
N Aluminium i inne stopy nieżelazne
S Stopy na bazie niklu
H Stale hartowane i ulepszone cieplnie
Krok 2 – określenie rodzaju obróbki
Dla operacji toczenia wyróżniamy trzy rodzaje
obróbki, oznacza je odpowiednio:
R – obróbka zgrubna
- obróbka z maksymalna wydajnością,
- obróbka z dużą głębokością i posuwem,
- obróbka wymagająca najwyższego bezpieczeństwa krawędzi.
M – obróbka średnia
- dla większości zastosowań ogólnych,
- szeroki zakres możliwych kombinacji głębokości skrawania i posuwu.
F – obróbka wykańczająca
- obróbka z niewielkimi głębokościami skrawania i posuwami,
- obróbka wymagająca niskich sił skrawania.
Krok 3 – dokonanie „Pierwszego wyboru”
Na podstawie informacji „typ materiału obrabianego – rodzaj obróbki” zestawionych na str. 24
katalogu, przejście na odpowiednią stronę katalogu oferującą Pierwszy wybór (np. dla „stal –
obróbka średnia” jest to strona nr 28).
Pierwszy wybór -katalog
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 12
Geometria płytki
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 13
Krok 4 – określenie warunków obróbki i wybór materiału płytki
Rodzaj warunków obróbki (str. 3) pozwala dokonać wyboru
odpowiedniego gatunku węglika, np. dla przeciętnych warunków i
normalnych posuwów będzie to GC4225.
Krok 5 – wybór kształtu płytki i promienia naroża
Kształt płytki musi umożliwiać obróbkę zadanego konturu. Zaleca się
by kąt przystawienia płytki 90°.
Np. dla płytek ujemnych T-Max P
(syst. Coro Turn RC):
- obróbka powierzchni zewnętrznych (str. 60 – 65)
- obróbka powierzchni wewnętrznych (str. 66 - 71).
Geometria płytki
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 14
Dla płytek dodatnich Coro Turn 107
- dla powierzchni zewnętrznych
(w katalogu str. 98 - 103):
- dla powierzchni wewnętrznych
(w katalogu str. 104 – 107):
Promień naroża ma wpływ na chropowatość powierzchni
obrobionej. Im mniejszy promień naroża, tym mniejsza szansa na
uzyskanie gładkiej powierzchni i co za tym idzie wyższej klasy
chropowatości. Dla płytek T-MAX P :
• obróbka wykańczająca re = 0.8 mm
• obróbka średnia re = 0.8 mm
• obróbka zgrubna re = 1.2 mm
Wielkość płytki
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 15
Krok 6 – wybór wielkości płytki
Wielkość płytki (długość krawędzi płytki) dobiera się zwykle do posiadanej oprawki lub w
zalewności od rodzaju obróbki i głębokości skrawania. Im większa głębokość skrawania, tym
większa płytka.
Minimalną długość l krawędzi skrawającej można obliczyć
na podstawie głębokości skrawania i kąta przystawienia
la - długość efektywnej krawędzi skrawającej, wynikająca z
głębokości skrawania i kąta przystawienia ostrza
l = min (1,5 ÷ 4) la
albo przyjąć na podstawie zaleceń katalogowych
sugerujących znacznie większą płytkę.
Parametry obróbki
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 16
Krok 7 – odczytanie zalecanych parametrów obróbki
Dla wybranego kształtu i wymiaru płytki, należy ustalić zalecane parametry skrawania:
- prędkość skrawania Vc [m/min],
- posuw fn [mm/obr],
- głębokość skrawania ap
np. dla płytki kwadratowej CNMG 12 04 04 z materiału GC4225, czyli dla obróbki średniej,
zalecana prędkość skrawania Vc = 395 [m/min], posuw fn = 0.2 [mm/obr] i głębokość
skrawania ap = 3 [mm].
Korekty do warunków skrawania
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 17
Krok 8 - Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na twardość mat. obrabianego
Dobrane warunki skrawania ustalono dla twardości nominalnej, wynoszącej np. dla ISO P HB = 180.
Jeżeli jednak twardość materiału obrabianego jest inna, należy dokonać jej korekty.
Np. toczenie płytką CNMG 120416-PM stali
niskostopowej o twardości HB 180:
prędkość skrawania vc = 305 m/min.
Jeśli materiał obrabiany ma twardość HB 240, to różnica wynosi +60. Współczynnik korekty
równa się 0,77. Wówczas:
vc = 305 x 0,77 = 235 m/min.
Krok 9 - Korekcja posuwu
Zmiana prędkości skrawania wiąże się ze zmianą posuwu. Aby zapewnić właściwy proces
formowania wiórów, przy zwiększaniu prędkości skrawania należy zmniejszyć posuw i na odwrót.
Np. gdy prędkość skrawania zmniejszono o 16%,
wówczas posuw winien być zwiększony o 0,19
[mm/obr] co daje:
fn skoryg = 0,2 + 0,19 = 0,39 [mm/obr]
Krok 10 - Korekcja prędkości skrawania
ze wzgl. na wydajność obróbki
Wyznaczone parametry skrawania są dla trwałości ostrza wynoszącej T = 15 [min]. Można
zwiększyć wydajność obróbki przez zwiększenie prędkość skrawania kosztem spadku trwałości
ostrza lub na odwrót. Np. aby wydłużyć okres trwałości ostrza do 20 [min], należy
pomnożyć zalecaną prędkość skrawania przez wartość 0.93
vc skoryg = 332 * 0,93 = 239 [m/min].
Trwałość ostrza
[min] 10 15 20 25 30 45 60
Współczynnik
korekcyjny 1.11 1.0 0.93 0.88 0.84 0.75 0.7
Moc obrabiarki
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 18
Krok 11 - Obliczenie niezbędnej mocy obrabiarki
Po dobraniu parametrów skrawania
należy sprawdzić zapotrzebowanie na
moc obrabiarki, która ma realizować
obróbkę z tymi parametrami. Przy
założeniu 80% sprawności obrabiarki,
moc obrabiarki w [kW] można
wyznaczyć z tabeli.
Np. dla stali o twardości HB = 220 i
parametrów skrawania:
posuw fn = 0,39 [mm/obr],
głębokość skrawania ap = 3 [mm],
moc silnika napędu głównego obrabiarki
winna wynosić ok. 13,6 [kW].
Krok 12 - Obliczenie prędkości obrotowej wrzeciona
Prędkość obrotową wrzeciona wyznacza się z tabel lub oblicza z wzoru:
𝑛 =1000 𝑣𝑐
𝜋𝑑
Dobór oprawki
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 19
Dla zwykłych imaków narzędziowych z mocowaniem za pomocą śrub, należy dobrać klasyczną
oprawkę z chwytem prostokątnym lub kwadratowym. Jeśli narzędzie ma być zamocowane w
głowicy narzędziowej, to należy dobierać oprawkę typu
Coromant Capto o rozmiarze odpowiednim dla głowicy
narzędziowej (oznaczenia C4, C5 lub C6).
Krok 13 – Wybór odpowiedniej strony katalogu
Na str. 24 podano nr stron oprawek odpowiednich do
mocowania dobranych płytek.
Krok 14 – Wybór odpowiedniej oprawki
Dobierana oprawka powinna zapewniać mocowanie
wybranej płytki i odpowiedni kąt przystawienia ostrza.
Z etapu doboru płytki wynika:
B - system mocowania,
1 - kształt płytki,
C - konfiguracja oprawki (związana z ),
2 - kąt przyłożenia płytki,
5 - wielkość płytki
Pozostaje do ustalenia:
D - wersja narzędzia (narzędzie prawe, lewe, …),
E, F - wymiary poprzeczne trzonka,
Dobór oprawki
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 20
Wersja narzędzia zależy od przewidywanego kierunku posuwu.
Przekrój trzonka jest zależny od wymiarów imaka tokarki. Jeśli
jest możliwość, należy - ze względu na sztywność układu -
dobierać większy przekrój.
Długość oprawki jest zwykle związana za jej wymiarami
poprzecznymi i jest narzucona przez katalog.
Np. dla płytki trójkątnej TNMG 16 04 08 o boku 16 mm, oprawki należy
poszukiwać na str. 60 i 64 katalogu. Dostępne są:
- oprawki prawa i lewa o symbolach
DTJNR/L 1616H16,
DTJNR/L 2020K16,
DTJNR/L 2525M16,
DTJNR/L 3232P16 oraz
- oprawki prawa i lewa o symbolach
MTJNR/L 2020K16M1,
MTJNR/L 2525M16M1,
MTJNR/L 3225P16M1.
Analizując charakterystykę obrabiarki i sposób
realizacji obróbki należy dokonać ostatecznego
wyboru oprawki spośród dostępnych.
Przykład
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 21
Dokonać doboru narzędzia i parametrów skrawania
do wykonania podtoczenia wg rysunku.
Materiał obrabiany: stal 55 ulepszana cieplnie o
wytrzymałości Rm = 740 MPa.
Krok 1 – określenie typu materiału obrabianego (str. 3)
zaklasyfikowanie do odpowiedniej grupy materiałowej
– P Stal, .
ustalenie twardość HB odpowiadającą Rm = 740 MPa
– HB 220.
Krok 2 – określenie rodzaju obróbki
– obróbka średnia M.
Krok 3 – dokonanie „Pierwszego wyboru”
str. 1 Toczenie, informacje ogólne str. 24,
wybór systemu narzędziowego (str. 14)
– płytki ujemne T-Max P,
dla rodzaju materiał, wybranego systemu narzędziowego i
rodzaju obróbki odczytać stronę z danymi płytek
– str. 28. UJEMNE
DODATNIE
Przykład
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 22
Krok 6 – wybór wielkości płytki
ustalić głębokość podtoczenia
ustalić liczbę przejść i głębokość skrawania
Ze schematu wynika, że l min 5 mm, a z tabeli
dokonać wyboru płytki (str. 29) dla
wybranego kształtu, warunków obróbki (mat.
płytki) wielkości i promienia naroża
Krok 7 – odczytanie zalecanych parametrów
obróbki
prędkość skrawania
posuw
głębokość skrawania
Krok 5 – wybór kształtu płytki i promienia naroża
dokonać wyboru kształtu płytki (str. 25)
przyjąć promień naroża - dla płytek T-MAX P i obróbki
średniej M
Krok 4 – „Pierwszy wybór” materiału płytki
ustalenie warunków obróbki (str. 3)
ustalenie materiału płytki (str. 28)
– przeciętne,
– GC4225.
– płytka trójkątna T,
- re = 0.8 mm.
– 5 mm,
– 2 x 2.5 mm
16 lub 22 mm,
– TNMG 16 04 08.
- Vc = 325 m/min,
- fn = 0.35 mm/obr,
- ap = 2 mm.
Przykład
Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 23
Krok 9 – Korekcja posuwu (str. 20).
Krok 10 - Ewentualna korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na wydajność obróbki
zwiększyć prędkość skrawania kosztem obniżenia okresu trwałości ostrza do 10 min (str. 20).
Krok 11 - Obliczenie niezbędnej mocy obrabiarki
dla przyjętych parametrów obróbki, wyznaczyć niezbędną moc obrabiarki (str. 21).
Krok 12 - Obliczenie prędkości obrotowej wrzeciona
dla Vc = 303 [m/min] i średnicy d = 50 [mm], prędkość obrotowa wrzeciona wynosi
Krok 13 – Wybór odpowiedniej strony katalogu
Wg katalogu, oprawki z chwytem tradycyjnym do płytek ujemnych znajdują się na str.
Krok 14 – Wybór odpowiedniej oprawki
Płytka dla której jest poszukiwana oprawka ma oznaczenie TNMG 16 04 08. Jest to płytka
trójkątna o boku 16 mm. Dla tej płytki są dostępne oprawki typu:
obie z kątem przystawienia 93. W przypadku obróbki wskazanego podtoczenia, tylko oprawki
MTJNR/L pozwalają na obróbkę konturu o kącie spadku 22. Ze względu na kierunek obróbki
potrzebna jest oprawka prawa R. Do wyboru mamy więc trzy oprawki: oprawka o przekroju
20x20 mm - MTJNR 2020 K16M1, 25x25 mm - MTJNR 2525 M16M1 i 32x25 mm - MTJNR
3225 P16M1. Ostateczny wybór zależy od wymiaru imaka, np.
Krok 8 – Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na twardość mat. obrabianego
obliczyć różnicę twardości materiału
odczytać wartość współczynnika korekcji (str. 11)
obliczyć prędkość skorygowaną
– 40 HB,
– 0.84,
– 273 m/min.
-16% 0.54 mm/obr.
303 m/min.
ok. 14 kW.
1930 obr/min.
60-64.
DTJNR/L lub MTJNR/L,
MTJNR 2020 K16M1