SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

V NITRE

TECHNICKÁ FAKULTA2 125500

NÁZOV FAKULTYNÁZOV VYSOKEJ ŠKOLY

VPLYV ZAOBLENIA REZNEJ DOŠTIČKY NA ROZMER

A OBROBENÝ POVRCH VYBRANÝCH MATERIÁLOV

2011 Peter Haspra, Bc.

SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

V NITRE

ERROR: REFERENCE SOURCE NOT FOUND

VPLYV ZAOBLENIA REZNEJ DOŠTIČKY NA ROZMER

A OBROBENÝ POVRCH VYBRANÝCH MATERIÁLOV

Diplomová práca

Študijný program: Prevádzková bezpečnosť techniky

Študijný odbor: 2386800 Kvalita produkcie

Školiace pracovisko: Katedra kvality a strojárskych technológií

Školiteľ: Ing. Ján Žitňanský, PhD.

Nitra 2011 Peter Haspra, Bc.

Čestné vyhlásenie

Podpísaný Peter Haspra vyhlasujem, že som záverečnú diplomovú prácu na tému

„Vplyv zaoblenia reznej doštičky na rozmer a obrobený povrch vybraných materiálov“

vypracoval samostatne s použitím uvedenej literatúry.

Som si vedomý zákonných dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje nie sú pravdivé.

V Nitre 15. marca 2011

Peter Haspra

Poďakovanie

Chcem sa poďakovať môjmu školiteľovi diplomovej práce Ing. Žitňanskému, PhD.

za pripomienky a odbornú pomoc pri vypracovaní tejto diplomovej práce.

Abstrakt

Haspra Peter: haspra.peter@gmail.com. Vplyv zaoblenia reznej doštičky na rozmer

a obrobený povrch vybraných materiálov (Diplomová práca) Slovenská

poľnohospodárska univerzita v Nitre. Technická fakulta, Katedra kvality a strojárskych

technológií (KKST). Vedúci diplomovej práce : Ing. Žitňanský Ján, PhD.

V predloženej práci som porovnával vplyv rôznych zaoblení rezných doštičiek pri

sústružení rôznych materiálov.

Experiment bol uskutočnený na hrotovom sústruhu SUI 50 pri dodržaní rovnakých

parametrov pri obrábaní, konštantných otáčkach, konštantnom posuve a bez použitia

reznej kvapaliny. Drsnosť bola meraná prístrojom Mitutoyo Surfest – 301. Namerané

hodnoty boli zaznamenané do tabuliek a ku každej tabuľke je vypracovaný graf

s hodnotami jednotlivých materiálov.

V spoločnom grafe č.4 sú uvedené všetky hodnoty na porovnanie, a na základe

tohto grafu sa dá porovnať drsnosť pri jednotlivých druhoch použitých materiálov.

Z grafu jasne vyplýva závislosť kvality povrchu na zaoblení reznej hrany: pri

väčšom zaoblení –výrazne stúpa kvalita povrchu spracovaného materiálu.

Preto odporúčam pre obrábanie, kde sa dá a výrobca vyrába, použiť doštičku s čo

najväčším zaoblením.

Kľúčové slová: rezné doštičky, zaoblenie reznej hrany, kvalita , drsnosť

Abstract

Haspra Peter haspra.peter @ gmail.com. Effect of curvature of cutting edge quality of

machined surface (Thesis) Slovak Agricultural University in Nitra. Faculty of

Engineering, Department of Quality and Strategic Technologies (KKST). Tutor: Ing.

Žitňanský Jan, PhD.

In the present study I compared the impact of different curvature of cutting plates

for turning various materials.The experiment was performed on lathes SUI 50, subject

to the same parameters during operation, constant speed, constant displacement, and

without cutting fluid. Roughness was measured by Mitutoyo Surfest – 301. Readings

were recorded in tables and each table is drawn up a chart with the values of individual

materials.

In a joint graph n.4 all values are given for comparison, and on the basis of this chart

can be compared to the roughness of the individual types of materials used.The graph

clearly shows the dependence of surface quality of the curvature of the cutting edge: the

greater curvature, significantly increases the surface quality of the treated material.I

recommend for machining, which can be produced by a manufacturer, use the plate with

the largest rounding.

Keywords: cutting plates, rounded cutting edge, quality, roughness

Obsah

Obsah Obsah................................................................................................................................6

Zoznam skratiek a značiek ............................................................................................7

Úvod..................................................................................................................................9

1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky................................................11

1.1 Spôsoby obrábania.............................................................................................11

1.2 Teória rezného procesu......................................................................................11

1.2.1 Fyzikálna podstata procesu obrábania.....................................................12

1.2.2 Rezné nástroje.............................................................................................13

1.3 Sústruženie..........................................................................................................14

1.3.1 Technologické možnosti sústruženia.........................................................14

1.3.2 Upínanie nástrojov.....................................................................................14

1.3.3 Upínanie obrobkov.....................................................................................14

1.4 Sústruhy..............................................................................................................16

1.4.1 Hrotové sústruhy........................................................................................16

1.4.2 Čelné sústruhy............................................................................................16

1.4.3 Zvislé sústruhy............................................................................................17

1.4.4 Revolverové sústruhy.................................................................................17

1.4.5 Poloautomaty..............................................................................................17

1.4.6 Automaty.....................................................................................................17

1.4.7 Špeciálne sústruhy......................................................................................17

1.4.8 CNC sústruhy..............................................................................................17

1.5 Obrábané materiály...........................................................................................18

1.5.1 Oceľ..............................................................................................................18

1.5.2 Korozivzdorná oceľ....................................................................................18

1.5.3 Liatina..........................................................................................................19

1.5.4 Žiarupevné zliatiny.....................................................................................19

1.5.5 Neželezné kovy............................................................................................19

1.5.6 Kalené ocele.................................................................................................19

1.5.7 Titán.............................................................................................................20

1.6 Obrobiteľnosť....................................................................................................20

1.7 Kvalita povrchu..................................................................................................21

1.7.1 Vytváranie povrchov pri obrábaní...........................................................21

Obsah1.7.2 Mikrogeometrický stav obrobených plôch...............................................23

1.7.3 Komplexné charakteristiky povrchu........................................................24

1.8 Nástrojové materiály..........................................................................................26

1.8.1 Požiadavky kladené na nástrojové materiály..........................................26

1.8.2 Druhy nástrojových materiálov................................................................27

2 CEĽ PRÁCE............................................................................................................34

3 Metodika práce........................................................................................................35

3.1 Oboznámenie s obrábaním................................................................................35

3.2 Výber materiálu.................................................................................................35

3.3 Výber reznej doštičky........................................................................................40

3.4 Stanovenie rezných podmienok........................................................................41

3.5 Hodnotenie kvality povrchu..............................................................................42

3.6 Analýza rizík.......................................................................................................43

4 Výsledky práce.........................................................................................................46

4.1 Drsnosť povrchu pri meniacom sa zaoblení reznej hrany.............................46

5 Použitie pre prax......................................................................................................51

6 Záver.........................................................................................................................53

Zoznam použitej literatúry...........................................................................................54

Prílohy............................................................................................................................55

Zoznam skratiek a značiek

Al2O3 - oxid hlinitý, umelý korund

B4C - karbid bóru

CNC - (Computer Numerical Control) - priame riadenie počítačom

CO - kobalt

Cr2C2 - karbid chrómu

CVD - (Chemikal Vapor Deposition) - chemická syntéza vrstiev

HIP - (Hot Isostic Pressing) - lisovanie pri vysokých teplotách

HRA - tvrdosť podľa brinnela

HSC - (High-Speed Cutting) - vysokorýchlostné obrábanie

HSS - rýchlorezná oceľ

NbC - karbid nióbu

Ra - stredná aritmetická odchýlka profilu

SiC - karbid kremíku

SK - spekaný karbid

TaC - karbid tantalu

TiC - karbid titánu

VC - karbid vanádu

VRD - vymeniteľná rezná doštička

WC - karbid wolfrámu

9

Úvod

Začiatky vzniku obrábania môžeme datovať od doby kamennej, kedy človek začal

používať primitívne nástroje. Postupným vývojom človeka sa vyvíjali pracovné

nástroje, postupy a materiály. Po najrozšírenejšom materiály – dreve a kamenných

nástrojoch sa vyšpecifikovali kovy a nekovy, z ktorých sa dnes vyrába najviac

strojárskych a iných výrobkov. Ako nástroje sa používa veľké množstvo materiálov.

V trieskovom obrábaní sa v dnešnej dobe najviac používajú rýchlorezné ocele, spekané

karbidy, cermety, rezná keramika, kubický nitrid bóru a polikryštalický diamant. Ich

vývoj začal koncom 19. storočia a pokračoval celým 20. storočím, kedy boli objavené

všetky rezné materiály. V 21. storočí sa môže vyvinúť nový rezný materiál, ale

trendom je vývoj existujúcich materiálov, ich štruktúry, zlepšenie rezných, fyzikálnych

a chemických vlastností. Výber rezného materiálu ako voľba je samostatnou

špecializáciou v rámci výroby a je na inžinierovi, ktorý riadi obrábanie, na jeho

kvalitách a poznaní.

Základom výroby súčiastok sú dnes výrobné technológie, pri ktorých je

najdôležitejšia vlastnosť nízke náklady so zachovaním kvality súčiastok. Návrhom

technologického a výrobného procesu sa dnes zaoberajú inžinieri najskôr v teoretickej

rovine, s využitím programov 3D, ktoré im umožňujú optimalizáciu materiálu, dávajú

možnosť vidieť model v rôznych pohľadoch a v celkovom systéme strojov, kde môžu

vytvoriť skutočne fungujúcu strojovú skupinu.

Aj keď nové technológie ako presné liatie, presné kovanie dávajú možnosť dať

súčiastke konečný tvar, nezaobídu sa bez obrábania funkčných častí. Väčšina

funkčných častí sa obrába mechanickým obrábaním, kde sa spotrebuje najväčšia časť

živej a zhmotnenej práce.

Pri obrábaní materiálov ide o pracovný proces, pri ktorom obrobok – polovýrobok,

polotovar dostáva konečný tvar. Odoberanie materiálu sa uskutočňuje rôznymi

spôsobmi, ale väčšinou odoberaním triesky – rezaním. Proces rezania sa realizuje

pomocou prvkov systému: stroj – nástroj – prípravok – obrobok. Výsledkom

vzájomného pôsobenia jednotlivých členov systému je obrobený povrch na obrobku.

Celý cyklus je však spojený s ekonomickou stránkou, kedy sa do popredia dáva

10

hospodárnosť obrábania na ktorú má vplyv výber technológie obrábania, počet

použitých strojov a počet technológií obrábania. Tak isto na ekonomiku má vplyv aj

počet meraní a vedľajších stratových časov. V neposlednom rade množstvom

technológií rastie aj počet manipulácií s obrobkami, ktoré vyžadujú ich presun,

skladovanie, ktoré môžu byť príčinou rôznych pracovných úrazov. Na predchádzaniu

úrazom sa stanovujú opatrenia v spôsobe prideľovania osobných ochranných

prostriedkov, ktoré vplývajú na ekonomiku a hospodárnosť výroby. Dnešný trend

v Európskej únii je nulová tolerancia pracovných úrazov, a preto investície do

predchádzania a prevencie sú nemalé.

Moja diplomová práca sa zaoberá vplyvom zaoblenia reznej doštičky na rozmer

a obrobený povrch vybraných materiálov.

11

1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematikyMateriál reznej časti nástroja sa stáva výrazným faktorom ovplyvňujúcim

technicko – ekonomickú úroveň náradia. Výskum a vývoj sa preto zameriava na

hľadanie materiálov, ktoré pri dostatočnej oteru vzdornosti a trvanlivosti reznej hrany

dobre znášajú vysoké tepelné a dynamické namáhania pri vysokých prevádzkových

rýchlostiach a posuvoch. Umožnia plne využívať výkony moderných obrábacích strojov

a súbežne skracovať vedľajšie, nevýrobné časy, ktoré spôsobujú prestoje pri častých

výmenách nástrojov. ( JURKO 2006)

1.1 Spôsoby obrábania

Rôzne spôsoby obrábania sa vyvíjali v histórii až do dnešných dní a môžeme

povedať, že vývoj stále trvá a napreduje. Pôvodné rozdelenie obrábania na sústruženie,

frézovanie, vŕtanie, hobľovanie, obrážanie sa dnes v prevažnej miere vykonávajú na

jednom stroji – obrábacom centre. Ale môžeme ich rozdeliť aj podľa spôsobu obrábania

a vynaloženej energie:

Mechanická energia: sekanie, pilovania, zaškrabávanie, sústruženie, vŕtanie,

frézovanie, brúsenie, hobľovanie, preťahovanie,

honovanie, superfinišovanie, obrážanie

Elektrická energia: elektrofizikálne obrábanie, elektroimpulzné obrábanie,

elektroiskrové obrábanie

Chemická energia: chemické obrábanie

Akustická energia: ultrazvukové obrábanie

Svetelná energia: laserové obrábanie

(LIPTÁK 1970)

1.2 Teória rezného procesu

Pri obrábaní materiálov ide o proces, pri ktorom polovýrobok dostáva tvar

a rozmer strojovej súčiastky odoberaním materiálu z povrchovej vrstvy. Odoberanie sa

môže uskutočniť rôznymi spôsobmi, pričom najviac rozšírené je rezanie pri ktorom sa

od základného materiálu oddeľujú triesky. Preto aj súčasné výklady transformácie

12

premeny vlastností tuhých objektov sa odvodzujú od mechanizmu premeny materiálu

na triesku. Formulované postuláty vedú v praktických podmienkach k racionálnemu

výberu podmienok obrábania vyznačujúcich sa minimálnou spotrebou ľudskej práce,

elektrickej a iných druhov energií a materiálu.

1.2.1 Fyzikálna podstata procesu obrábania

Proces obrábania spočíva v odoberaní prebytočného materiálu z polovýrobku, čím

sa dosahuje požadovaný rozmer súčiastky. Materiál sa odoberá vo forme triesky

charakteristickej výraznou plastickou deformáciou pred rezným klinom. Príčinou

plastickej deformácie je vznik napätí v obrábanom materiály vyvolaný reznou silou,

ktorou pôsobí nástroj na obrobok. Napätie vyvoláva v obrobku vznik pružnej

a plastickej deformácie. Plastická deformácia začína vznikom sklzových čiar. Pred

čelom nástroja vzniká zóna veľmi intenzívnej plastickej deformácie, definovaná ako

„zabrzdená zóna“. Má vláknitú štruktúru a v tejto vrstve dochádza k spomaleniu pohybu

elementov triesky smerom k čelu nástroja. (VASILKO 2006)

1.2.1.1 Tvarovanie triesky

Sily, vznikajúce pri obrábaní, ktoré sú zachytávané starostlivo vytvoreným britom

o veľkosti niekoľko milimetrov a ktoré dokonale obrábajú materiál dosahujú čistú

a obrobenú plochu kontrolovaným odchodom triesky z reznej zóny obrábania.

Pochopením postupu, týkajúceho sa procesu obrábania, je v podstate otázka ako sa dá

z rozdielnych materiálov obrobku odoberať trieska. Tvar triesky je ovplyvňovaný

prevažne materiálom obroku: šírka pásma siaha od najrôznejších plynulých tvarov až po

triesku drobivú. Tvárnená trieska je vo svojich rozdielnych segmentoch pri mäkkých

ťažných materiáloch držaná pohromade. Pri obrábaní existuje taktiež veľké množstvo

iných faktorov, ktoré môžu negatívne ovplyvniť utváranie triesok. Sú to napríklad rezné

sily, pevnosť nástroja, teplota, vibrácia. Tieto faktory majú svoj význam ak sa jedná

o správne utváranie triesky, prípadne kontrolovaný odchod triesky za rôznych rezných

podmienok. Utváranie triesky sa tak stáva samostatnou oblasťou technológie, ktorá

v posledných troch desaťročiach zaznamenala mimoriadny rozvoj. (SANDVIK 1997)

Porovnaním rezných doštičiek vyrobených v začiatkoch výroby a dnešným tvarom

rezných doštičiek je zrejmé, že tvarovače triesky prešli veľkým vývojom, ktorý má

významný vplyv na objem, tvar, teplotu a spôsob tvarovania triesky. V nemalej miere

13

má tvar triesky mimoriadny vplyv na bezpečnosť pri jej uvoľňovaní sa z rezného

procesu a pri jej následnom odstránení z pracovného priestoru stroja.

1.2.2 Rezné nástroje

Rezný nástroj je aktívnym činiteľom procesu obrábania. Zabezpečuje vytváranie

triesky a obrobeného povrchu. Spolu s obrábacím strojom, obrobkom a prípravkom

tvorí sústavu obrábania. Funkčným prvkom nástroja je rezný klin.

Časť nástroja, ktorá je v kontakte s obrobkom je rezná časť nástroja. Tvorí ju rezná

hrana, čelná a chrbtová plocha a skladá sa z jedného alebo viacerých rezných klinov.

Podľa počtu rezných klinov nástroje rozlišujeme:

- jednoklinové (sústružnícke, vyvŕtavacie, hobľovacie nože)

- dvojklinové (vrtáky)

- viacklinové s definovanou geometriou (frézy, závitníky)

- viacklinové s nedefinovanou geometriou (brúsne nástroje)

Hlavné časti nástroja sú:

- nástrojový držiak

- upínací otvor

- teleso nástroja

- rezný klin

- os nástroja

14

1.3 Sústruženie

Sústruženie je metóda obrábania, pri ktorej je hlavný pohyb rotačný a vykonáva ho

obrobok. Posuvný pohyb vykonáva nôž upevnený na nožovom suporte. Ak smer

pohybu noža, ktorý sa realizuje v základnej rovine, že rovnobežný s osou obrobku,

výsledkom obrábania je valcová plocha. Ak smer pohybu noža je kolmý na os obrobku,

získame rovinnú plochu. Často sa používa kombinácia posuvov a tým vznikne kužeľová

plocha. Ak hrot noža opisuje určitú krivku, vznikne priestorová rotačná plocha.

1.3.1 Technologické možnosti sústruženia

Sústružia sa vonkajšie a vnútorné valcové plochy, rovinné čelné a vnútorné

valcové plochy, rovinné čelné a kužeľové plochy, guľové plochy tvarovým nástrojom,

všeobecné profily postupným úberom, závity, nerotačné profily a špirálové plochy.

1.3.2 Upínanie nástrojov

Sústružnícke nástroje sa na sústruhoch upínajú najčastejšie v nožových hlavách,

ktoré umožňujú upnúť súčasne štyri nože. Tie možno ľahko nastaviť do pracovnej

polohy pootočením hlavy okolo svorníka, ktorý prechádza jej stredom a ktorým hlavu

upevňujeme. Sústružnícke nástroje možno upínať aj v revolverových hlavách –

u revolverových, NC a CNC sústruhov.

1.3.3 Upínanie obrobkov

Pri sústružení, najmä odoberaní veľkých prierezov triesok, nám vznikajú veľké

rezné sily, pôsobením otáčok odstredivej sily, ktoré musíme bezpečne eliminovať

bezpečným upnutím obrobkov, polotovarov v upínacích elementoch.

Polovýrobky a obrobky sa pri sústružení upínajú viacerými spôsobmi:

- do skľučovadiel

- medzi hrotmi

- na tŕne

- na upínacie platne

- do klieštin

- do špeciálnych prípravkov

15

1.3.3.1 Univerzálne skľučovadlo

Univerzálne skľučovadlo je najpoužívanejším upínacím prvkom pri univerzálnych

sústruhoch určených na kusovú aj sériovú výrobu. Môže mať tri, štyri aj viac čeľustí.

Rôzne úpravy mäkkých čeľustí nám dovoľujú upínať tenké, úzke, tvarové polovýrobky.

Nevýhodou týchto skľučovadiel je upínanie odliatkov a kužeľových plôch.

V nových CNC sústruhoch je použitie univerzálneho skľučovadla nevhodné,

vzhľadom na veľké otáčky a rezné sily. Preto sa tam využívajú hydraulické, alebo

pneumatické upínacie skľučovadlá.

1.3.3.2 Medzi hrotmi

Medzi hrotmi sa najčastejšie upínajú tyčové polotovary, polovýrobky pri ktorých

je predpísaná  odchýlka súosovosti osi s obrábanou plochou. Pri tomto sústružení sa

používa unášacia doska a unášacie srdce. Voľba unášacieho srdca je daná priemerom

obrobku. Do vretena sústruhu sa vkladá pevný hrot a do koníka otočný hrot. Pri

tenkých tyčových obrobkoch, kedy môže dôjsť pri obrábaní k ich prehnutiu, sa

používajú pevné alebo pohyblivé lunety. Voľba lunety závisí od priemeru obrobku.

1.3.3.3 Na tŕne

Upínaním na tŕň sa upínajú obrobky za dieru, kde je obmedzené upnutie

v čeľustiach.

1.3.3.4 Na upínacie platne

Upínacie platne nám dovoľujú upínať tvarovo rozmanité súčiastky v čeľustiach

ktoré majú každá svoj posuv, alebo úpinkami v T – drážkach.

1.3.3.5 Do klieštin

Upínanie do klieštin sa používa na upínanie kruhového, alebo šesťhranného

prierezu tyčových obrobkov. Materiál sa upína stlačením pružnej klieštiny pomocou

presuvného púzdra. Upínací rozsah klieštin je malý (max. 1 mm), preto sa vyrábajú

klieštiny odstupňované po 1 mm. Vzhľadom na zložitú výmenu klieštiny sa používajú

prevažne v sériovej výrobe.

16

1.3.3.6 Do špeciálnych prípravkov

V sériovej výrobe sa používajú špeciálne prípravky, ktoré nám zaručia presné

upnutie. Výhodou týchto prípravkov je aj jednoduché a rýchle upínanie.

1.4 Sústruhy

Najpočetnejšiu skupinu obrábacích strojov tvoria sústruhy. Existuje nespočetné

množstvo sústruhov rozdelených podľa ich veľkosti, druhov a typov. Môžeme ich

zaradiť do niekoľkých kategórií:

- hrotové

- čelné

- zvislé

- revolverové

- poloautomaty

- automaty

- špeciálne sústruhy

- CNC sústruhy

1.4.1 Hrotové sústruhy

Hrotové sústruhy tvoria najpočetnejšiu skupinu sústruhov, pre ich široké

uplatnenie v praxi a ich univerzálnosť. Majú pomerne veľký rozsah otáčok a posuvov

a sú schopné rezať rôzne typy závitov. Vreteno je duté a na konci má kužeľ pre pevný

upínací hrot. Otáčavý pohyb vretena zabezpečuje elektromotor cez prevodovú skriňu

a lamelovú spojku.

1.4.2 Čelné sústruhy

Čelné sústruhy sa vyskytujú pomerne zriedka. Väčšinou sú určené na obrábanie

veľkých prírub a koník býva nahradený revolverovou hlavou na upínanie nástrojov

(navrtaváky, vrtáky, výhrubníky, výstružníky atď)/.

17

1.4.3 Zvislé sústruhy

Zvislé sústruhy inak nazývané karusely umožňujú obrábanie obrobkov

s priemerom aj niekoľko desiatok metrov. Upínaciu dosku môžu mať zapustenú do

podlahy, alebo je umiestnená v rámci rámu stroja.

1.4.4 Revolverové sústruhy

Revolverové sústruhy sú riešené tak, aby pri jednom upnutí obrobku postupne

viacerými nástrojmi obrobili väčšie množstvo plôch. Nástroje sa upevňujú

v revolverovej hlave, ktorá môže byť upnutá horizontálne, alebo vertikálne.

1.4.5 Poloautomaty

Poloautomaty sú väčšinou využívané na veľkosériovú výrobu obrobkov s použitím

náražiek a koncových spínačov. Dnes sú väčšinou nahrádzané CNC sústruhmi.

1.4.6 Automaty

Automaty sa vyrábajú s rôznym konštrukčným prevedením na princípe tvrdej

automatizácie využívaním vačiek alebo vačkových bubnov. Ich použitie je vo

veľkosériovej a hromadnej výrobe a taktiež sú v dnešnej dobe nahádzané CNC

sústruhmi.

1.4.7 Špeciálne sústruhy

Špeciálne sústruhy tvoria malé percento sústruhov a sú to väčšinou jedno účelové

stroje. Sústruhy sú vyrobené na vykonávanie špeciálnych typov sústružníckych

operácií.

1.4.8 CNC sústruhy

CNC sústruhy sú v dnešnej dobe najviac inštalovanými sústruhmi v mechanických

obrobniach. Ich fungovanie je založené na princípe hrotových sústruhov s novými

technologickými časťami vybavenými na veľké rezné rýchlosti, presné presúvanie a so

samočinným odmeriavaním dráhy nástrojov. Konštrukcia ovládania je už na princípe

servopohonov, ktoré sú riadené na základe riadiaceho programu NC, alebo CNC. Na

týchto strojoch je možné okrem sústruženia vykonávať aj ďalšie doplňujúce operácie,

ako vŕtanie, mimoosé vŕtanie, frézovanie, drážkovanie.

18

1.5 Obrábané materiály

Väčšina materiálov, ktoré obrábame na obrábacích strojoch sú zliatinami železa,

hliníka, medi a niklu. Znalosť vlastností materiálov poskytuje dobrý základ pre

hodnotenie obrobiteľnosti.

Hlavné skupiny materiálov v oblasti obrábania kovov sú:

- oceľ

- korozivzdorná oceľ

- liatina

- žiarupevné zliatiny

- neželezné kovy

- kalené ocele

- titán

1.5.1 Oceľ

Hlavnou zložkou ocele je železo. Oceľ obsahuje 0,05 až do 2% uhlíka. Ak máme

v oceli podiel uhlíka viac ako 2%, hovoríme o šedej liatine, pod 2% obsahu uhlíka

o oceloliatine. Uhlíková oceľ v bežnom prevedení ako nelegovaná je zložená zo železa

a uhlíka, legovaná oceľ obsahuje legujúce prvky, ktoré majú vplyv na štruktúru ocele,

na jej vlastnosti ako je tvrdosť, pevnosť, odolnosť proti opotrebeniu alebo antikoróznu

vlastnosť. Najčastejšími legujúci prvkami sú Ni – nikel, Cr – chróm, Mo – molybdén,

V – vanád, W – wolfrám, Co – kobalt, Pb – olovo, Si – kremík, M – mangán. Niektoré

druhy ocelí ako sú napríklad nástrojové alebo rýchlorezné sú vysoko legované.

Legovaná oceľ reprezentuje veľkú skupinu výrobkov, ktoré sú vo veľkej miere

obrábané.

1.5.2 Korozivzdorná oceľ

Korozivzdorná oceľ predstavuje samostatnú skupinu materiálov, kde hlavným

legujúcim prvkom je Cr – chróm. Pri prekročení obsahu chrómu nad 12% narastá

u ocele odolnosť proti mnohým agresívnym médiám. Veľká väčšina korozivzdorných

19

ocelí obsahuje značné množstvo ďalších legujúcich prvkov. Podľa štruktúry sa

korozivzdorné ocele rozdeľujú do troch hlavných skupín:

- feritické

- martenzitické

- austenitické

1.5.3 Liatina

Liatina je liatinou železa a uhlíka, kde obsah uhlíka je najčastejšie v rozmedzí od

2 až do 4%.

Hlavné druhy liatiny sú:

- šedá liatina

- tvárna liatina

- temperovaná liatina

- legovaná liatina

1.5.4 Žiarupevné zliatiny

Žiarupevné zliatiny sa používajú v zariadeniach s vysokými teplotami, kde

nestrácajú svoju pevnosť.

- žiarupevné zliatiny na báze železa

- žiarupevné zliatiny na báze niklu

- žiarupevné zliatiny na báze kobaltu

1.5.5 Neželezné kovy

- meď a jeho zliatiny

- cín a jeho zliatiny

- nikel a jeho zliatiny

- hliník a jeho zliatiny

- titán a jeho zliatiny

1.5.6 Kalené ocele

- ocele martenzitické

- ocele bájnitické

20

1.5.7 Titán

Zliatiny titánu sa delia do troch skupín:

- zliatiny alfa

- zliatiny alfa – beta

- zliatiny beta

1.6 Obrobiteľnosť

Obrobiteľnosť materiálov je súhrnom vlastností daného materiálu z hľadiska jeho

vhodnosti na výrobu konkrétneho obrobku konkrétnym obrábaním. Je to vlastne

porovnanie obtiažnosti obrábania jednotlivých druhov materiálov. Metalurgia, zloženie

materiálu, chemické zloženie, fyzikálne vlastnosti, mechanické vlastnosti, tepelné

spracovanie, druh legujúcich prísad, charakter povrchu materiálu, to všetko ovplyvňuje

obrobiteľnosť výrobku.

Nie je jednoduché stanoviť obrobiteľnosť a určiť poradie obrobiteľnosti,

experimentálne bolo vykonané skúmanie na základe ktorého sú jednotlivé materiály

zaradené podľa triedy obrobiteľnosti. Trieda obrobiteľnosti nám však neurčí presne

jeho obrobiteľnosť, pretože na obrobiteľnosť má vplyv aj niekoľko ďalších faktorov.

V širšom zmysle obrobiteľnosti je funkčným vzťahom: nástroj – obrobok, pre

ktorý sú dôležité nasledujúce kritériá:

- trvanlivosť reznej hrany

- tvorba triesky

- stav povrchovej vrstvy po obrábaní

- výkon stroja pri obrábaní

- rezná sila

- sklon k vytváraniu nárastku

Súhrnom znalostí vlastností materiálov a faktorov ktoré zlepšujú jeho obrábanie

je možnosť obrobenia každého materiálu. Či je obrobok dobre alebo zle obrobiteľný

závisí taktiež od ďalších premenných vstupujúcich do obrábania: typ materiálu,

obrábací stroj, spôsob obrábania, nástroj, chladiaca kvapalina a rezné podmienky.

(SANDVIK 1997)

21

1.7 Kvalita povrchu

Kvalita povrchu obrábaného materiálu je súhrnom fyzikálnych, chemických,

mechanických vlastností ktoré vznikajú pri obrábaní. Dôležitými faktormi kvality sú

rozmerová presnosť, veľkosť a charakter drsnosti. Skutočný tvar obrábanej súčiastky sa

vždy iba približuje k výkresovým rozmerom. Vždy je však nutné dodržať toleranciu

rozmerov. Rozmery kontrolujeme rôznymi typmi meradiel, ktoré však musia spĺňať

kvalitatívne predpoklady, ktoré získajú kalibráciou v akreditovaných skúšobných

laboratóriách.

Drsnosť povrchu určujeme na základe požiadaviek daných konštrukciou súčiastky

a požiadavkami konštruktéra. Veľkosť a charakter drsnosti závisí od rôznych

technologických podmienok, obrábania, obrobiteľnosti, upnutia, použitého rezného

materiálu a dovoleného druhu obrábania. Pri stanovovaní drsnosti musíme prihliadať na

technológiu obrábania (sústruženie, frézovanie, vŕtanie, brúsenie, superfinišovanie,

honovanie, leštenie), kde každá zvolená technológia môže byť nástrojom k dosiahnutiu

určitého stupňa drsnosti povrchu spracovávaného materiálu.

Rezné podmienky majú tak isto vplyv na drsnosť povrchu a vplývajú naň

rôznorodo. Zvyčajne zvyšovaním reznej rýchlosti sa drsnosť zmenšuje a zvyšovaním

posuvu sa drsnosť zväčšuje. Hodnota drsnosti sa zväčšuje zmenšovaním polomeru

zaoblenia hrotu, tak isto ako aj otupenie noža.

Tuhosť systému stroj – nástroj – obrobok, ktorá je náchylná na chvenie a tvorbu

vibrácií tiež vplýva na zväčšenie drsnosti. (LIPTÁK 1970)

1.7.1 Vytváranie povrchov pri obrábaní

Obrobená plocha sa tvorí ako obalová plocha trajektórií pracovného pohybu

bodov reznej hrany nástroja a na základe geometrických plôch zadaných výkresom.

Geometrický sled postupných polôh bodov reznej hrany je pretvorený v závislosti

od rôznych fyzikálnych procesov, ktoré zákonite sprevádzajú rezanie. Teoretický sled

polôh reznej časti nástroja, daný kinematickou schémou sa mení týmito faktormi:

- pružnou a plastickou deformáciou v čase tvorenia triesky

- dynamickými javmi, t.j. kmitaním, ktoré vzniká v technologickej sústave

- trením chrbta noža o obrobenú plochu

22

- presnosťou výrobného zariadenia

Geometrický stav obrobeného povrchu sa podrobuje rozboru určovaním veľkosti a

príčin vzniku odchýlok. Pri skúmaní geometrických odchýlok skutočného povrchu od

ideálneho možno v rovine kolmej na obrobený povrch stanoviť tieto druhy odchýlok:

- makrogeometrické

- mikrogeometrické

- vlnitosť povrchu

Drsnosť povrchu definovanú na výkrese možno považovať za limitnú hodnotu, ktorá sa

má v technologickom procese obrábania dosiahnuť. Jednoduchý geometrický prístup

k identifikácii makrogeometrie obrobeného povrchu vychádza z prostého kopírovania

tvaru rezného klina na obrobený povrch.

Môže nastať niekoľko prípadov:

1.7.1.1 Nezaoblenie hrotu noža

Hrot noža nie je zaoblený, teda r = 0. Tento limitný prípad možno aplikovať na

obrábanie za podmienok, keď je posuv omnoho väčší ako polomer zaoblenia hrotu

noža.

1.7.1.2 Zaoblenie hrotu noža

Hrot noža je zaoblený, posuv je väčší ako polomer zaoblenia

Rm = s2/8rϵ µm

(1)

Tento často používaný teoretický vzťah udáva funkčnú závislosť medzi

teoretickou drsnosťou povrchu, posuvom a polomerom zaoblenia hrotu noža. Vyplýva

z neho, že drsnosť povrchu klesá so zväčšovaním rϵ a stúpa kvadraticky so vzrastom s.

Pri obrábaní nástrojmi, ktoré majú viac rezných klinov, je výsledná drsnosť

povrchu určená ďalšími vplyvmi, ako hádzanie frézy a  presadenie jednotlivých

zubov pri frézovaní. Proces tvorenia obrobeného povrchu pri obrábaní je sprevádzaný

vznikom niektorých defektov na obrobenej ploche. Odchýlky prvého druhu možno

objasniť bez problémov. Pri bežnom sústružení je profil obrobenej plochy tvorený

kopírovaním profilu noža. Ďalší druh odchýlok obrobenej plochy od idealizovaného

23

tvaru, daného výkresom, sú pozdĺžne mikronerovnosti vznikajúce ako dôsledok

plastickej deformácie. Pri určitých podmienkach môžu vznikať vibrácie, ktoré vlastne

predstavujú periodické kmitanie nástroja (obrobku) a jeho výsledkom je vznik vlnitosti

na obrobenom povrchu. Pri geometrickej analýze stôp po reznom kline nástroja na

obrobenej ploche možno dospieť k uvedeným a aj zložitejším matematickým vzťahom

medzi drsnosťou, posuvom a polomerom zaoblenia hrotu, alebo uhlami nastavenia

rezných hrán.

Pri sledovaní skutočného procesu vytvárania obrobeného povrchu možno zistiť, že

nejde o jednoduché kopírovanie tvaru rezného klinu. Pri sledovaní stôp po nástroji

vznikajú v dôsledku jeho posuvu vplyvom plastickej deformácie (rozširovania) triesky

výronky, ktoré sú orientované pozdĺž oboch rezných hrán. Toto vytláčanie materiálu

súvisí so špecifickou formou opotrebenia noža, pri ktorom sa na vedľajšej reznej hrane

a hrote vytvára jeden alebo viac žliabkov.

Existuje niekoľko teórií, ktoré vysvetľujú vznik týchto žliabkov, a to:

- zvýšenie tvrdosti materiálu na obrobenej ploche v dôsledku spevnenia, čím sa

zväčšuje abrazívny účinok na nôž pri ďalšej otáčke obrobku

- pretrhnutie žliabku opotrebenia na čele smerom k vedľajšej reznej hrane

- oxidácia povrchu v zóne dotyku ohriateho obrobku a nástroja s atmosférou

- zväčšenie výšky stôp po hrote v dôsledku vytláčania kovu v procese tvorenia

triesky

Dôsledky týchto javov sú dôležité najmä pri jemnom sústružení a majú

rozhodujúci vplyv na drsnosť obrobenej plochy a opotrebenie nástroja

.

1.7.2 Mikrogeometrický stav obrobených plôch

Takisto ako stopy po posuve nezodpovedajú tvaru hrotu noža, ani povrch

obrobenej plochy medzi stopami po posuve nie je hladký. Pri sústružení so vznikom

plynulej triesky bez nárastku možno sledovať niekoľko druhov defektov. Prvým z nich

sú stopy po ostrení nástroja, ktoré zapríčiňujú vytváranie hrebienkov na obrobenej

ploche. Druhý defekt je vytváranie mikrotriesok medzi chrbtom noža a obrobkom. Tieto

mikrotriesky sú vlastne malé vyvýšeniny na obrobenej ploche, spojené so vznikom

24

žliabkov rovnakej šírky. Predpokladá sa, že vznikajú ako dôsledok toho, že kov

dotýkajúci sa s chrbtom noža sa zabrzďuje na nerovnostiach chrbtovej plochy.

V dôsledku deformácie sa vytvára mikronárastok, ktorý sa odtrháva alebo deformuje pri

dotyku s chrbtovou plochou. Predpokladá sa, že tieto prvky vplývajú na stabilitu

sústavy obrábania. Pri zväčšovaní teploty kontaktu chrbta noža a obrobku sa materiál

dostáva do plastického stavu, čím sa kvalita povrchu zlepšuje. Vznik mikronárastku na

obrobenej ploche je podmienený veľkým špecifickým tlakom medzi chrbtom noža

a obrobkom .

Využitie poznatkov o vplyve parametrov a podmienok rezania na stav

povrchových vrstiev pre reguláciu kvality obrobkov si vyžaduje kvantifikáciu predstáv

o povrchu. Pri kvantifikácii predstáv o povrchu je najdôležitejšie hodnotenie

mikrogeometrie povrchu. Mikrogeometria povrchu sa v predstave rovinného hodnotenia

klasifikuje veľkosťou pozdĺžnej drsnosti a priečnej drsnosti. Profilové krivky sú

priesečnice povrchov s rovinami kolmými na povrch. Na hodnotenie drsnosti sa používa

niekoľko systémov a metód. U nás a v ďalších krajinách sa najčastejšie používa systém

strednej čiary. Stredná čiara rozdeľuje profilovú krivku tak, že minimalizuje rozdiel

výšok a priehlbín. Okrem strednej čiary sa používajú aj iné hodnoty.

1.7.3 Komplexné charakteristiky povrchu

Stav povrchov obrobených materiálov sa charakterizuje podľa zmien v jej

štruktúre počas plastickej deformácie. Pozornosť venovaná identifikácii tohto stavu

vyplýva z potrieb poznania jeho vplyvu na funkčnú činnosť a väzba povrchu na

spolupracujúce povrchy. Z početných charakteristík stavu obrobeného povrchu pri

skúmaní a identifikácii sa v teórii obrábania sústreďuje pozornosť najmä na:

- topografiu obrobeného povrchu

- zvyškové napätia

- kryštalografické zmeny vyvolané plastickou deformáciou a teplotnými

vplyvmi v dôsledku ohrevu pri obrábaní

- chemické reakcie s prostredím okolia alebo s aktívnymi plochami rezného

nástroja

Komplexnosť poznávania súboru charakteristík povrchu, ktoré ešte nie sú

25

identifikované vo väzbe na mechanizmus rezania všetkých materiálov a látok a na

premeny, ktoré sa v povrchovej vrstve uskutočňujú pri plastickej deformácii a na účinok

teplôt v teplotnom poli zóny rezania.

Deformácie povrchovej vrstvy po obrábaní vyvolávajú okrem tvorby

mikronerovností povrchu aj zmenu mikroštruktúry a zmenu jej niektorých fyzikálno –

mechanických vlastností. Zvyčajne hovoríme o jej spevnení. Súčasné výskumy

povrchovej vrstvy sa opierajú o štruktúrne rozbory a o meranie mikrotvrdosti v rôznych

miestach povrchovej vrstvy. Podľa hĺbky vrstvy sa použije niektorá z nasledujúcich

metód:

- metóda postupného odleptávania povrchových vrstiev

- metóda kolmých rezov

- metóda šikmých rezov

Na štruktúrne analýzy povrchovej vrstvy sa najčastejšie používajú metódy

elektrónovej difrakcie, röntgenovej analýzy a elektrónovej mikroskopie. Štruktúrne

stavy povrchových vrstiev po obrábaní ešte nie sú dostatočne preskúmané.

(Buda,Souček,Vasilko 1988)

26

1.8 Nástrojové materiály

Kapitola o nástrojových materiáloch prináša základné informácie o materiáloch

používaných na funkčných častiach nástroja určeného k obrábaniu. Rovnaké materiály

sú ale veľmi často používané taktiež pre nástroje určené k tváreniu kovov.

1.8.1 Požiadavky kladené na nástrojové materiály

Aby bol obrábací nástroj schopný produktívne pracovať, musí jeho materiál

vykazovať predovšetkým:

- vysokú tvrdosť i počas zvýšenej teploty

- odolnosť proti oteru

- stálosť rozmeru a tvaru pri tepelnom zapracovaní

- dostatočnú húževnatosť

Základná tvrdosť nástroja po jeho zhotovení musí samozrejme byť väčšia než

tvrdosť obrábaného materiálu. Dôležité je, aby si získanú tvrdosť nástroj ponechal i

počas obrábania, pri ktorom v mieste kontaktu nástroja s obrobkom dochádza

k premene mechanickej energie na teplo. Vzniknuté teplo v značnej miere vstupuje

do nástroja a ohrieva ho. Pokiaľ nie je nástroj pri práci dostatočne chladený, môže

zvýšenie jeho teploty vyvolať štrukturálne zmeny materiálu, spojené so znížením jeho

tvrdosti (napríklad popustené kalené ocele).

Odolnosť nástrojového materiálu proti oteru je určujúcim faktorom

pre trvanlivosť ostria nástroja. Čím je táto odolnosť vyššia, tým dlhšie si naostrený

nástroj udrží svoj presný tvar. Pri styku nástroja s obrobkom dochádza k oteru plochy

čela a plochy chrbta na nástroji. Teoreticky je prechod medzi týmito plochami

priesečníkom oboch plôch. V skutočnosti ale medzi plochou čela a plochou chrbta

existuje vždy nepravidelne zakrivená plocha prechodová. Pokiaľ by sme si túto plochu

zjednodušene predstavili ako valcovú, zväčšoval by sa v priebehu obrábania jej

polomer. Tým však dochádza k zväčšeniu rezného odporu a následne k zväčšeniu

oteru, ktorý spôsobuje ďalšie otupenie a tak ďalej.

27

Pri tepelnom zapracovaní kovu dochádza v rôznej miere k vzniku vnútorných

pnutí, ktoré majú za následok vznik tvarových deformácií predmetu obrábania. Ich

veľkosť závisí na povahe materiálu a na teplotnom režime zapracovania.

Pri jednoduchých nástrojoch je možné nežiaduce zmeny tvaru vzniknuté pri tepelnom

zapracovaní odstrániť pri ostrení. Pri nástrojoch zložitých tvarov, môže byť dodatočná

korekcia tvaru ostria náročná. Preto je nutné pre tvarovo zložité nástroje vyberať

materiál, ktorý pri svojom tepelnom zapracovaní vykazuje pokiaľ možno čo najmenšiu

deformáciu.

Zaťaženie ostria v priebehu obrábania môže byť značne premenlivé. K náhlym

zmenám zaťaženia, k rázom, dochádza jednak pri premenlivom priereze vznikajúcej

triesky, jednak pri rozdielnych mechanických vlastnostiach v rezných miestach

obrábaného materiálu. V prvom prípade sa môže napríklad jednať o obrábanie,

pri ktorom tvar obrobenej plochy nekopíruje povrch polotovaru (napríklad pri sústružení

valcovej plochy z polotovaru so štvorcovým prierezom). Častým príkladom druhej

možnosti sú tzv. zrná vo vnútri materiálu. Sú to rôzne veľké častice vzniknuté rýchlym

ochladením rozstreknutého kovu pri jeho odlievaní, ktoré zostali zaliate v materiáli.

Aby brit nástroja nebol poškodený rázovým zaťažením, musí mať jeho materiál okrem

potrebnej tvrdosti i dostatočnú húževnatosť.

1.8.2 Druhy nástrojových materiálov

Podľa povahy, zloženia, vlastností a vhodnosti použitia môžeme nástrojové

materiály rozdeliť do nasledujúcich skupín:

- ocele - uhlíkové

- ocele - nízko legované

- ocele - vysoko legované

- stellity

- spekané karbidy

- keramické materiály

- diamant

- boridy

- nitridy

- brusivo

28

1.8.2.1 Uhlíkové nástrojové ocele

Tvrdosť uhlíkových nástrojových ocelí, ktoré obsahujú 1,1 až 1,35 % uhlíka, je

dosiahnutá ich zakalením, z pravidla do vody, na martenzit. Z toho vyplývajú dva

negatívne dôsledky:

- ochladzovacia rýchlosť je taká veľká, že môže dôjsť k značným tvarovým

deformáciám nástroja

- nástroje môžu byť použité iba za podmienok, pri ktorých nedôjde k ich ohriatiu

na teplotu spôsobujúcu rozpad martenzitu (približne 250 °C), popúšťaniu kalenej

štruktúry a tým k zásadnému zníženiu jej tvrdosti s následkom ďalšej nepoužiteľnosti

nástroja.

Uhlíkové nástrojové ocele sa preto používajú pre tvarovo jednoduché nástroje

určené k obrábaniu materiálov malej pevnosti, malou reznou rýchlosťou. Jedná sa

o nástroje pre ručné obrábanie kovov (napríklad pilníky) a nástroje na ručné i strojné

obrábanie dreva, či iných podobných materiálov.

1.8.2.2 Nízko legované ocele

Taktiež u týchto ocelí je potrebná tvrdosť dosiahnutá kalením. Legujúce prvky

obsiahnuté v oceli ale zvyšujú jej prekaliteľnosť natoľko, že ochladzovacia rýchlosť

pri kalení môže byť relatívne nižšia. Z toho dôvodu nedochádza k veľkým deformáciám

tvaru nástrojov. Ďalším prínosom legujúcich prvkov nástrojov je zvýšene celkovej

tvrdosti, odolnosti proti opotrebovaniu a trvanlivosti ostria.

Tieto ocele obsahujú 1,1 až 1,5 % uhlíka, ďalej predovšetkým chróm, volfrám

a vanád. Kalia sa do vody alebo oleja, po kalení nasleduje jednoduché popúšťanie.

Ocele sú vhodné pre nástroje pracujúce pri menšom namáhaní, to je pri nižších

až stredných výkonoch a nižších rezných rýchlostiach. Vyrábajú sa z nich napríklad

vrtáky, závitníky a závitorezné čeľuste.

29

1.8.2.3 Vysoko legované (rýchlo rezné) ocele

Vysoko legované nástrojové ocele uvádzané v prehľadoch nástrojových ocelí

vyrábaných výrobcami obsahujú: 0,65 až 1,45 % C; 3,8 až 4,8 % Cr; 5,5 až 19 % W;

0,5 až 5,5 % Mo; 1,0 až 4,7 % V; 4,2 až 10 % Co. Tieto údaje sú iba informatívne.

Tvrdosť vysoko legovaných nástrojových ocelí je daná dvoma vplyvmi:

- zakalením na martenzit

- prítomnosťou karbidov legujúcich prvkov.

Vysoký obsah legujúcich prvkov spôsobuje vysokú prekalitelnosť týchto ocelí.

Ochladzovacia rýchlosť môže byť veľmi nízka, a preto sú vzniknuté deformácie malé.

Postup kalenia týchto ocelí je však podstatne zložitejší než u ocelí uhlíkových, alebo

nízko legovaných. Pravidlom je, že ohrev i ochladzovanie sa robí stupňovite,

to znamená postupne v niekoľkých prostrediach s rôznou teplotou..

Karbidotvorne legujúce prvky Cr, W, Mo a V sa zlučujú s uhlíkom obsiahnutým v oceli.

Vzniknuté karbidy sú veľmi tvrdé samy o sebe. Tvrdosť ocele je ale závislá na forme,

v akej sú v nej karbidy vylúčené.

Vysoko legované nástrojové ocele vzhľadom k svojmu zloženiu a spôsobu

dosiahnutia tvrdosti, znášajú pri obrábaní teplotu až približne 600 °C. Preto sú

používané pre výkonné rezné nástroje ako sú nože, frézy, vrtáky, závitorezné nástroje,

výstružníky a ďalšie. Ich použitie je veľmi široké. Vzhľadom k tomu, že relatívne dobre

znášajú vyššie rezné rýchlosti, sú taktiež nazývané rýchloreznými oceľami.

Z rýchlorezných ocelí sa v celku vyrábajú len menšie nástroje. Rozmernejšie

nástroje sa skladajú z telesa, vyrobeného z lacnejšej konštrukčnej ocele a z reznej časti

zhotovenej z rýchloreznej ocele. Rýchloreznú oceľ je možno na teleso nástroja naniesť

navarením špeciálnou elektródou, alebo sa z nej vyrábajú rezné doštičky. Tie sa k telesu

pripoja privarením, pájkovaním, alebo prilepením, väčšie doštičky sa uchycujú

mechanicky, napríklad pomocou skrutiek, alebo iným mechanizmov.

30

1.8.2.4 Stellity

Obr. rezné doštičky

Stellity sú rezné zliatiny, ktorých tvrdosť a reznosť je daná prítomnosťou

veľkého množstva karbidu chrómu a volfrámu. Boli vynájdené v roku 1907, ale skôr

ako mohlo dôjsť k ich významnejšiemu rozšíreniu, boli vynájdené spekané karbidy.

Stellity obsahujú 2 až 4 % C; 20 až 40 % Cr; 10 až 30 % W; 30 až 55 % Co; ďalej

menšie množstvo niklu, molybdénu a ďalších prvkov. Železo je v stellitoch ako

nečistota primiešaná pri výrobe zo surovín a nemá ho byť viac ako 10 %.

Stellity sú krehké, bežnými nástrojmi neobrobiteľné a nekujné. Preto sa nástroje

zo stellitov odlievajú, a to buď vcelku alebo ako rezné doštičky. Po odliatí sa iba

prebrúsia. Tepelné spracovanie sa u nich nerobí.

1.8.2.5 Spekané karbidy

Obr. rezné doštičky

Prvé spekané karbidy sa objavili v roku 1926. Vyrábali sa metódou práškovej

metalurgie. Sú zložené z karbidu volfrámu (WC), titanu (TiC), Ta, Cr a ďalších kovov.

Ako spojivo karbidu sa pri spekaní používa kobalt.

Tvrdosť spekaných karbidov je tak isto ako tvrdosť stellitov daná samotnou

povahou materiálu. Preto sa ani u spekaných karbidov nerobí tepelné zapracovanie k

zvýšeniu tvrdosti. Spekané karbidy znášajú zohriatie ostria až na asi 900 °C.

31

Podľa zloženia sú rozlišované tri základné skupiny spekaných karbidov:

- wolfrámové, zložené z karbidov wolfrámu a z kobaltu; podľa pôvodného nemeckého

značenia sa označujú G (Guß = liatina) alebo H (Hartguß = tvrdá, tvrdená liatina),

podľa medzinárodného označenia ISO sa označujú K; pretože neznášajú náhle zmeny

teploty, ku ktorým dochádza pri obrábaní materiálov tvoriacich dlhú plynulú triesku,

sú určené pre materiály s trieskou drobivou (hlavne liatina a tvrdšie druhy ocele)

- wolfrámtitánové, zložené z karbidov wolfrámu, karbidu titánu a z kobaltu; pôvodné

označenie majú F (Feinbearbeitung = jemné obrábanie) alebo S (Stahl = oceľ), podľa

ISO sa označujú P; sú určené pre materiály s dlhou plynulou trieskou, aká vzniká

pri obrábaní húževnatých ocelí alebo pri jemnom obrábaní

- univerzálne, zložené z karbidov wolfrámu, titánu a chrómu; pôvodne boli

označované U, podľa ISO sú označované M.

Zo spekaných karbidov sa spravidla vyrábajú iba britové doštičky, ktoré sa

k telesu z konštrukčnej ocele pripojovali pájkovaním, lepením alebo mechanicky.

1.8.2.6 Keramické rezné materiály

Obr. rezné doštičky

Základnou zložkou keramických rezných materiálov je elektrickou cestou

vyrobený korund, to jest kysličník hlinitý Al2O3. Korund je jedným z vôbec najtvrdších

známych materiálov. Jeho nevýhodou je krehkosť. Preto sa do keramických rezných

materiálov na zvýšenie ich húževnatosti pridávajú nikel, molybdén, chróm a tiež

karbidy titánu, molybdénu a volfrámu. Takto vzniknuté zmesi sa spracovávajú metódou

32

práškovej metalurgie. Materiály spracované práškovou metalurgiou spojením

keramických materiálov s kovmi sa nazývajú cermety (z anglického ceramics and

metals).

Reznosť keramických nástrojov je daná priamo tvrdosťou korundu, poprípade

primiesených karbidov. Tepelné spracovanie za účelom zvýšenia tvrdosti sa nerobí.

Keramické rezné materiály majú vysokú odolnosť proti oteru. Znášajú teploty 1200 °C,

i vyššiu. Ich podstatnou výhodou je relatívne nízka cena.

1.8.2.7 Diamant

Obr. rezné doštičky

Diamant je vysoko tvrdý materiál, vhodný pre zhotovenie obrábacích nástrojov

pracujúcich pri špeciálnych požiadavkách. Pretože je krehký, neznáša nerovnomerný

záber pri obrábaní.

Britom nástroja je diamantové zrno, uchytené v telese nástroja vyrobeného spravidla

z konštrukčnej ocele.

Diamant znáša teploty až asi 1600 °C, a preto sa nástroj s diamantovým britom

používa pre obrábanie s vysokou reznou rýchlosťou, potrebnou k dosiahnutiu vysoko

jemného povrchu (tzv. jemné obrábanie).

1.8.2.8 Nitridy a boridy

Obr. rezné doštičky

33

Nitridy a boridy sú moderné nástrojové materiály, svojimi vlastnosťami a tým i

použitím podobné diamantu.

1.8.2.9 Brusivo

Brusivo je zvláštnou skupinou nástrojových materiálov. Najčastejšími brusnými

materiálmi sú umelý korund (Al2O3), karbid kremíku (SiC) -karborundum, karbid bóru

(B4C), kubický nitrid bóru (BN) - borazon, diamant. (JURKO 2006)

34

2 CIEĽ PRÁCEDnešná strojárska výroba vyžaduje pre tvarovo a rozmerovo presné obrobky

veľké množstvo rezných nástrojov, ktoré sa od seba tvarovo, pevnostne i veľkosťou

odlišujú.

Z tohto dôvodu je cieľom mojej diplomovej práce sledovať vplyv zaoblenia reznej

doštička na rozmer a obrobený povrch vybraných materiálov. V praxi sa často

stretávame s problémom zadefinovanou kvalitou povrchu a tým aj potrebou použitia

viacerých technologických operácií na dosiahnutie požadovanej drsnosti.

Pri mojej práci sa často stretávame s problémom, kde po sústružníckej operácii

nasleduje operácia brúsením na dosiahnutie požadovanej kvality drsnosti. Z toho

vyplýva, že hlavne pri viackusových zákazkách musíme dbať na dodržanie rozmeru

súčiastky. Pri viackusovej výrobe klesá sústredenosť pracovníka a stúpa

pravdepodobnosť vyrobenia kusu s rozmerom odlišným ako je požadovaný a to vedie k

porušeniu bezpečnosti práce a k priamemu ohrozeniu pracovníka pri možnosti narazenia

brúsneho kotúča do obrobku. Pri vylúčení brúsenia nám klesajú stratové časy s

manipuláciou polo výrobku z miesta sústruženia na miesto brúsenia.

Vylúčením brúsenia z technologického postupu priaznivo ovplyvníme ekonomiku

výroby a môžeme odstrániť potenciálne riziko ohrozenia zamestnancov.

35

3 Metodika prácePre dosiahnutie stanoveného cieľa sme zvolili nasledovný postup:

- oboznámiť sa s obrábaním

- zistiť čo možno najviac používaných materiálov v obrábaní

- vybrať rezné doštičky vhodné na dokončovacie operácie

- stanoviť parametre obrábania

- hodnotenie kvality povrchu vybraných materiálov

- vypracovať analýzu rizík

3.1 Oboznámenie s obrábaním

Pre našu prácu sme mali k dispozícii tri veľkosti sústruhov SN71, SUI 50, SUI 32.

Po obhliadke a diskusii so sústružníkmi sme vybrali najlepší sústruh, SUI 50

vybavený elektronickým odmeriavaním dráh posuvov.

3.2 Výber materiálu

Výber materiálu som konzultoval s konštruktérom a vybrali sme päť

najpoužívanejších materiálov na obrábanie. Materiály sme vyberali aj s prihliadnutím na

tepelné spracovanie, keďže my sa zaoberáme len obrábaním tepelne nespracovaných

materiálov. Rozmery vzoriek sme určili našimi možnosťami a stanovili sme tento

rozmer d= 43 mm, a dĺžku l = 95 mm. Rozmery sme určili aj vzhľadom na najviac

požívané rozmery súčiastok ako sú hriadele, čapy, nátrubky, prechodky a iné.

Najčastejšie používané materiály sú:

- liatina 422420

- 17248

- 11416

- 17021

- 11375

36

MATERIÁLOVÝ LIST LIATINY 422420

Základné informácie

Norma: STN 422420

Materiál: 422420

Číslo materiálu: 422420

Trieda odpadu: 212

Merná hmotnosť (kg/dm³): 0.000

Chemické zloženie (hm%):

P S

min: - -

max: 0.500 0.150

Zloženie volí výrobca

Rm 200 MPa

Použitie:

Sivá liatina. Odliatky s hrúbkou steny od 8 do 45 mm. Strojné súčasti,

časti motorov, turbín, piestových strojov, valce motorov, kompresorov a pod.

Charakteristika:

Liatina s lupienkovým grafitom

MATERIÁLOVÝ LIST OCELE 17 248

Základné informácie

Norma: STN 41 7248

Materiál: 17 248

Číslo materiálu: 417248

Farebné označenie: -

Trieda odpadu: 075

Merná hmotnosť (kg/dm³): 7.900

37

Chemické zloženie (hm%):

C Cr Mn Ni P S Simin: - 17.000 - 9.500 - - -max: 0.100 19.000 2.000 12.000 0.045 0.030 1.000

Ti: min 5xC

Použitie:

Nehrdzavejúca. Austenitická, zvariteľná stabilizovaná oceľ odolná medikryštáľovej

korózii. Je vhodná pre stavbu chemických zariadení vrátane tlakových nádob. Je vhodná

pre prostredia oxidačnej povahy, pre silné anorganické kyseliny (napr. sírovú) len pri

veľmi nízkych koncentráciách a v oblasti okolo normálnych teplôt. Je vhodná pre slabé

organické kyseliny do stredných koncentrácií a stredných teplôt pri prevzdušnení.

Možno ju použiť tiež pre prostredia, kde korózia je zanedbateľná, ale vyžaduje sa

vysoká čistota (farmaceutický a potravinársky priemysel).

Zvariteľnosť : Zaručená

Údaje majú len informatívny charakter.

MATERIÁLOVÝ LIST OCELE 11 416

Základné informácie

Norma: STN 41 1416

Materiál: 11 416

Číslo materiálu: 411416

Farebné označenie: -

Trieda odpadu: 007

Merná hmotnosť (kg/dm³): 7.850

Chemické zloženie (hm%):

C Cr Cu Mn Ni P S Simin: - - - 0.500 - - - -max: 0.200 0.300 0.300 - 0.300 0.040 0.040 0.350

38

Použitie:

Pre vyššie teploty, žiarupevná. Nízkouhlíková, neušľachtilá nelegovaná oceľ na

súčasti kotlov a tlakových nádob.

Zvariteľnosť: Zaručená

Údaje majú len informatívny charakter.

MATERIÁLOVÝ LIST OCELE 17 021

Základné informácie

Norma: STN 41 7021

Materiál: 17 021

Číslo materiálu: 417021

Farebné označenie: -

Trieda odpadu: 024

Merná hmotnosť (kg/dm³): 7.700

Chemické zloženie (hm%):

C Cr Mn P S Simin: 0.090 12.000 - - - -max: 0.150 14.000 0.900 0.040 0.030 0.700

Použitie :

Nehrdzavejúca, žiaruvzdorná. Oceľ v zušľachtenom stave s kovovo lesklým

povrchom odoláva korózii, zriedenej kyseline dusičnej a v pasívnom stave niektorým

slabým organickým kyselinám za studena. Odolnosť voči korózii sa zvyšuje leštením. V

stave žíhanom odoláva pomerne dobre žiaru do 800°C. Je dobre tvárniteľná za tepla, v

žíhanom stave dobre obrobiteľná. Je vhodná pre výrobu zariadení pracujúcich s parami

alebo kvapalinami. Odoláva korózii vzduchom, parou a vodou.

Zvariteľnosť: Dobrá

Údaje majú len informatívny charakter.

MATERIÁLOVÝ LIST OCELE 11 375

Základné informácie

39

Norma: STN 41 1375

Materiál: 11 375

Číslo materiálu: 411375

Farebné označenie: -

Trieda odpadu: 002

Merná hmotnosť (kg/dm³): 7.850

Chemické zloženie (hm%):

C N P Smin: - - - -max: 0.170 0.009 0.045 0.045

Použitie:

Obvyklej akosti. Neušľachtilá, na zvárané mostné a žeriavové konštrukcie, strojné

súčasti, súčasti tepelných energetických zariadení, na tlakové nádoby pracujúce s

obmedzeným tlakom pri teplote do 300°C.

Zvariteľnosť: Zaručená

Údaje majú len informatívny charakter.

www.4weld.sk

3.3 Výber reznej doštičky

Výber reznej doštičky som konzultoval s technológom pre obrábanie a odporučil

mi rezné doštičky na dokončovacie operácie od firmy ISKAR typ VNMG12T302-NF,

40

VNMG12T304-NF, VNMG12T308-NF vyrobené z materiálu IC3028, ktoré sú

zobrazené v katalógu aj s technickými podrobnosťami v prílohe č1. a tvar je zobrazený

na obr. č. 1. Doštičky sú vhodné na dokončovacie operácie a ich použitie závisí od

druhu práce. Doštičky s r = 0,2mm napr. používame na sústruženie dlhých a tenkých

hriadelí, keďže rezné sily sú priaznivo rozložené a tým je súčiastka menej náchylná na

výskyt vibrácií, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú kvalitu, rozmer a tvar obrobenej plochy.

Zaoblenie reznej hrany majú r: 0,2; 0,4 a 0,8 mm.

Obr. 1. tvar reznej doštičky

Ako držiak bol vybraný – SVVCN

Obr. 2. Držiak reznej doštičky

3.4 Stanovenie rezných podmienok

Pri voľbe rezných podmienok musíme brať do úvahy tuhosť sústavy: stroj –

obrobok – nástroj. Ako stroj sme si určili sústruh SUI 40, ktorý na danú úlohu plne

vyhovuje. Obrábané materiály nevykazujú neobrobiteľnosť a nástroj spolu s reznou

doštičkou sú štandardne ponúkané výrobcom ako dokončovacia operácia.

41

Obmedzenie máme iba v stanovení otáčok, posuvu, ktoré sú konštrukčne dané

výrobcom sústruhu. Pre stanovenie parametrov obrábania sme vzali do úvahy

odporúčania výrobcu reznej doštičky, kde výrobca stanovuje pre obrábanie použitých

materiálov reznú rýchlosť od 50 do 200 m/min. My sme stanovili reznú rýchlosť na

v=100 m/min. Z tohto údaja a rozmeru Ø43 mm sústružených valčekov sme stanovili

otáčky:

v= π . D. n1000 (2)

100= 43.3,14 . n1000

n=100000124,60

n=802,5 ot/min

v-rezná rýchlosť, D- priemer obrobku, n-otáčky

Z výpočtu sme stanovili otáčky 802 ot/min, a preto že  možnosť sústruhu je 900

ot/min., ich stanovenie je v limite. Ďalej sme stanovili hĺbku rezu ap = 1mm,výrobca

odporúča 0,4 až 3,0mm a posuv sme stanovili 0,25 mm/ot výrobca odporúča 0,07 - 0,25

až 0,30mm/ot. 0,25mm je to maximálny spoločný rozmer pre dané vybrané rezné

doštičky, ako je vidieť aj v prílohe č.1. Na základe nameraných hodnôt môžeme potom

zhodnotiť kvalitu povrchu čo najpresnejšie, vzhľadom na to, že pri menšom posuve by

sme nemuseli zistiť správne hodnoty vzhľadom na výber tretej reznej doštičky kde r =

0,8mm. Dané parametre použijeme pre všetky skúmané vzorky. Meniť budeme len

rezné doštičky, na každý materiál použijeme tri druhy rezných doštičiek s rôznym

zaoblením reznej hrany. Pri sústružení vylúčime reznú kvapalinu, keďže trendy

v obrábaní sú práve v znižovaní nákladov na skladovanie, používanie a likvidovanie

rezných kvapalín.

3.5 Hodnotenie kvality povrchu

Na skúšobných vzorkách sme vykonali kontrolu akosti povrchu meraním. Meranie

sme urobili prístrojom Mitutoyo Surfest – 301- príloha č. 1. Tento typ prístroja

umožňuje merať nasledovné hodnoty:

- Ra – stredná aritmetická odchýlka profilu

42

- Rq – stredná kvadratická odchýlka profilu

- Rt – celková výška profilu

- Rm – hĺbka najväčšej priehlbiny profilu

- Ry – najväčšia výška profilu

- Rz – výška nerovnosti z desiatich bodov

- Rp - výška najväčšieho výstupku profilu

- Rmr – relatívny nosný podiel profilu

Kritériom pre hodnotenie bude Ra – stredná aritmetická odchýlka profilu, ktorá

býva najčastejšie udávaným kritériom na výkrese a taktiež kvôli etalónu ktorý máme

k dispozícii. Pred meraním bolo potrebné meradlo skontrolovať na priloženom etalóne.

Kontrolou etalónu meradla, ktorý sme používali na merania sme zistili, že prístroj má

v čase našej kontroly a teda aj meracích prác platnú metrologickú skúšku. Kontrolu

a meranie vykonal pracovník technickej kontroly ktorý má vydané oprávnenie na túto

činnosť a bol riadne oboznámený s priebehom a cieľom meraní.

3.6 Analýza rizík

Identifikácia rizík

Tabuľka č.1

Systém Sústruh

43

Nebezpečenstvo Trieska Zlé upnutie

Ohrozenie

Frknutie

do oka

Požiar

vplyvom

teploty

triesky

Zlé upnutie

pracovníko

m

Zlý

technický

stav

stroja

Riziko SV N S S

Pravdepodobnosť S N SV S

Dôsledok V V S V

Škodamateriál,

človek

stroj materiál stroj,

človek

Poškodenie oko materiál stroj materiál

Tabuľka č. 2

Systém Rezný nástroj

Nebezpečenstvo Držiak Rezná doštička

OhrozenieUpnutie zoraďovan

ie

Náraz do

materiálu

Chyba

materiálu

Riziko SV SV S N

Pravdepodobnosť S S S S

Dôsledok M M S S

Škoda stroj materiál

PoškodenieMateriál

človek

človek,

materiál

človek

ANALÝZA OHROZENIA

Tabuľka č. 3

Systém Komplexné ohrozenia (škoda, poškodenie)

Legislatíva Opatrenia

44

Trieska

Požiar vplyvom padania

horúcich triesok mimo

stroja, možnosťporanenia

človeka. Ekonomické

sankcie a náklady na

odstránenie spôsobených

škôd a odškodnenia.

Zákon o bezpečnosti a

ochrane zdravia pri práci

- Zákon č. 124/2006

Z. z. Zásady pre

poskytovanie a

používanie osobných

ochranných pracovných

prostriedkov

Poriadok na

pracovisku,

odstránenie horľavých

materiálov, používanie

chladiacej kvapaliny,

používanie OOP

Zlé upnutie

Poškodenie materiálu,

stroja, úraz, smrť.

Ekonomické sankcie a

náklady na odstránenie

spôsobených škôd.

Zákon o bezpečnosti a

ochrane zdravia pri práci

- Zákon č. 124/2006

Z. z. Zásady pre

poskytovanie a

používanie osobných

ochranných pracovných

prostriedkov

Pravidelné školenie

zamestnancov,

poučenie, umiestnenie

bezpečnostných

prvkov

Držiak

Poškodenie zariadenia,

ekonomické ukazovatele,

prestoj, nový držiak

Zákon o bezpečnosti a

ochrane zdravia pri práci

- Zákon č. 124/2006

Z. z.

Pravidelné školenie

zamestnancov,

poučenie

Rezná

doštička

Poškodenie zariadenia,

ekonomické ukazovatele,

prestoj, nový držiak

Zákon o bezpečnosti a

ochrane zdravia pri práci

- Zákon č.124/2006 Z. z.

Pravidelné školenie

zamestnancov,

poučenie

Pri analýze rizík a ohrozenia som použil analýzy ktoré sme urobili na cvičeniach

z manažérstva rizika. Z tabuliek č.1 a č.2 vyplývajú riziká a  v tabuľke č. 3 je urobená

analýza s návrhom opatrení na eliminovanie prípadných ohrození na prijateľné riziko.

V dnešnej dobe sa kladie čím ďalej väčší dôraz na dodržiavanie a zlepšovanie

bezpečnosti pri práci. Je potrebné učiť sa od tých najlepších nielen produktivitu,

45

zvyšovanie zisku ale aj preberať nástroje na zavádzanie nových prístupov k bezpečnosti

a uvedomovaniu si ceny vlastného zdravia.

V našom podniku tento rok zavádzame excelentnú výkonnosť s hlavnou

požiadavkou na nulovú toleranciu v dodržiavaní bezpečnosti pri práci a používaní

predpísaných osobných ochranných pomôcok.

Bezpečnosť je dávaná na prvé miesto pred ziskom a inými parametrami výroby.

46

Výsledky práce

3.7 Drsnosť povrchu pri meniacom sa zaoblení reznej hrany

Drsnosť povrchu sme merali na každej vzorke na troch miestach, aby sme

vylúčili chyby spôsobené meraním a vypočítali sme ich aritmetický priemer. Ako

vidíme v tabuľkách č. 4, 5 a 6 niektoré hodnoty sa nám líšia a po konzultácii s

technológom pre obrábanie sme ako príčinu tohto javu určili aj možný malý nárastok

na reznej doštičke. V obrázkoch č. 3, 4 a 5 je názorne vidieť kvalitu povrchu materiálu

v závislosti na zaoblení noža.

Pod číslami vzoriek sa nachádzajú tieto materiály:

A - liatina 422420

B - 17248

C - 11416

D - 17021

E - 11375

47

Tab. 4

Hodnoty charakteristík drsnosti povrchu pri rôznej reznej hrane

Použitie reznej hrany s r=0.2 mm

Vzorka Drsnosť Ra µm Aritmetický priemer

A1 9,93 10,02 10,71 10,22

B1 9,56 9,81 10,00 9,79

C1 9,10 10,35 10,53 9,99

D1 9,17 9,75 10,16 9,69

E1 12,03 10,68 11,65 11,45

A1 B1 C1 D1 E18.5

9

9.5

10

10.5

11

11.5

12

Graf 1

Rad 1

Ra µm

Obrázok č.3 Závislosť drsnosti Ra na materiáli pri použití reznej doštičky

s r=0,2mm

48

Tab. 5

Hodnoty charakteristík drsnosti povrchu pri rôznej reznej hrane

Použitie reznej hrany s r=0.4mm

Vzorka Drsnosť Ra µm Aritmetický priemer

A2 4,92 4,17 3,80 4,30

B2 4,42 4,30 4,34 4,35

C2 4,28 4,15 4,07 4,17

D2 4,08 3,99 4,22 4,10

E2 4,49 4,58 4,29 4,42

A2 B2 C2 D2 E23.9

4

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

Graf 2

Rad 1

Ra µm

Obrázok č.4 Závislosť drsnosti Ra na materiáli pri použití reznej doštičky

s r=0,4mm

49

Tab. 6

Hodnoty charakteristík drsnosti povrchu pri rôznej reznej hrane

Použitie reznej hrany s r=0.8mm

Vzorka Drsnosť Ra µm Aritmetický priemer

A3 3,92 3,91 3,62 3,80

B3 2,57 2,58 2,51 2,92

C3 1,98 1,87 1,99 1,90

D3 2,80 2,63 2,30 2,57

E3 3,30 2,98 2,57 2,89

A3 B2 C3 D3 E30

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Graf 3

Rad 1

Ra µm

Obrázok č.5 Závislosť drsnosti Ra na materiáli pri použití reznej doštičky s r=0,8

50

Z uvedeného výsledku skúmania vzoriek je jasné, že vplyv zaoblenia reznej hrany

má zásadný vplyv na kvalitu obrobenej plochy. Sám som predpokladal rôzne drsnosti,

ale veľkosť prvej a tretej vzorky je skoro 2,5 násobkom. Záverom môžeme konštatovať,

že kvalita obrobenej plochy nepriamo úmerne stúpa s veľkosťou zaoblenia reznej hrany

doštičky. Ako vidíme z jednotlivých grafov najlepšie výsledky sme dosiahli s r- 0,8,

kde Ra je medzi 1,9 µm až 3,8 µm u liatiny a to najväčším posuvom. Zo štúdia

dostupnej literatúry môžem konštatovať, že tak ako v teoretickej rovine tak aj

praktickým výskumom sme zistili pozitívny vplyv zaoblenia reznej hrany na kvalitu

povrchu.

Z nameraných hodnôt môžeme ešte konštatovať, že austenitické ocele vykazujú

kvalitnejší povrch v dvoch prípadoch zaoblenia reznej hrany. Ako vidíme z obr.č. 4

rozdiel medzi r= 0,4mm a r =0,8mm už nie je tak veľký ako pri r = 0,2mm a r =

0,4mm.

1 2 3 4 51.5

3.5

5.5

7.5

9.5

11.5

10.229.79 9.99 9.69

11.45

4.3 4.35 4.17 4.1 4.473.8

2.92

1.92.57 2.84

Graf 4

Zaoblenie r=0,2Zaoblenie r=0,4Zaoblenie r=0,80

µm Ra

Obrázok 6 Porovnanie stredných hodnôt drsnosti v závislosti na zaoblení

51

4 Využitie nameraných výsledkov pre praxTáto diplomová práca je zameraná na využitie výsledkov pre konkrétnu operáciu

sústružením.

Z výsledkov sme zistili, že rezná doštička VNMG12T308-NF je schopná

dosahovať požadované parametre kvality povrchu dokončovacej operácie, čím je možné

nahradiť operáciu brúsenia a tým zvýšiť produktivitu a bezpečnosť práce.

Je však dôležité ich aplikovať na vhodný obrábaný materiál. Ako je zrejmé

z grafu č. 3, pri obrábaní liatiny 422024 sme dosiahli vysokú hodnotu drsnosti povrchu,

ktorá prevyšuje zvyčajne definovanú pre obrábanie Ra 3,2 µm a pre ktorú by sme

museli použiť iné parametre obrábania a iný výber reznej doštičky.

Pri obrábaní ostatných materiálov dosahujeme požadovanú kvalitu povrchu. Na

základe skúseností a odbornej literatúry je možné predpokladať, že hodnoty Ra pri

znižovaní rýchlosti posuvu klesnú pod hranicu Ra 1,6 µm, ktoré sa definuje pre operácie

brúsením. Ďalšie znižovanie tejto hodnoty dosahujeme pridaním reznej kvapaliny do

rezného procesu.

Na výber správnej reznej doštičky je potrebné urobiť niekoľko meraní a pokusov,

kde by sme menili aj parametre pri obrábaní ako sú: zmeny rezných rýchlostí,

zmenšenie posuvu, pridanie reznej kvapaliny.  S prihliadnutím na naše výsledky práce

je možné konštatovať, že pri použití reznej doštičky s najväčším zaoblením dosahujeme

parametre brúsenia, čo potvrdzuje správnosť výberu rezného materiálu pre daný

experiment.

52

5 DiskusiaV mojej diplomovej práci sme sa zamerali na to, aký má vplyv na kvalitu povrchu

obrobku zaoblenie reznej hrany. Boli vybrané tri rôzne zaoblenia a meraná bola drsnosť

Ra.

Pre daný experiment sme pripravili päť rôznych obrábaných materiálov najviac

používaných v strojárskej výrobe. Boli vybraté 2 konštrukčné ocele triedy 11, dve

legované ocele triedy 17 a jeden druh liatiny. Z použitej literatúry sme čerpali dôležité

poznatky k teoretickému poňatiu vplyvu zaoblenia reznej hrany a k jej teoretickej

charakteristike. V súčasnej literatúre nenachádzame vplyv materiálu na kvalitu

povrchu, a z tohto dôvodu sme vybrali materiály s rozdielnym zložením .

Experimentmi sme si overovali vplyv troch rôznych zaoblení na drsnosť povrchu,

pri trieskovom obrábaní sústružením na konvenčnom sústruhu.

Po vykonaní experimentu môžeme konštatovať že voľba materiálu nemá zásadný

vplyv na kvalitu povrchu. Z experimentu však vyplýva, že zásadný vplyv na drsnosť

povrchu obrábaného materiálu má zaoblenie reznej hrany.

Podľa dosiahnutých hodnôt to najvýstižnejšie preukazuje obrázok č.6, kde na grafe

vidíme minimálne rozdiely drsnosti pri jednotlivých zaobleniach na všetkých

skúmaných vzorkách. A to aj na liatine ktorá všeobecne vykazuje menej kvalitný

povrch po obrábaní.

Na meranie drsnosti sme použili prístroj Mitutoyo Surfest – 301, ktorý nám

umožňuje merať celú škálu hodnôt kvality povrchu.

Po zhodnotení výsledkov môžeme konštatovať, že cieľ tejto diplomovej práce

jasne preukázal pre prax výhodné použitie čo najväčšieho zaoblenia reznej hrany, pri

rešpektovaní technologického postupu a tvaru obrobku.

53

6 ZáverV mojej diplomovej práci som sa venoval porovnaniu rezných doštičiek s rôznym

zaoblením reznej hrany, aby som mohol porovnať kvalitu povrchu po sústružení za

rovnakých rezných podmienok. Sústružili sme valcové vzorky priemeru Ø 43mm

a dĺžky 95 mm, medzi hrotmi, bez použitia reznej kvapaliny. Namerané hodnoty jasne

ukazujú vplyv zaoblenia, väčšie zaoblenie by vykázalo pravdepodobne ešte lepšie

vlastnosti povrchu. Musíme však brať do úvahy možnosti ktoré nám dáva výrobca

rezných nástrojov, výkresové parametre obrobku a možnosti použitého obrábacieho

stroja. Pri obrábaní nám do procesu rezania vstupuje veľa faktorov ktoré majú vplyv na

kvalitu povrchu.

Zistili sme, že doštička so zaoblením r - 0,8mm plne vyhovuje obrábaniu

sústružením a vykazuje požadovanú kvalitu obrábaného povrchu. Môžem konštatovať,

že treba pri obrábaní použiť reznú doštičku s čo najväčším zaoblením reznej hrany, ak

je požiadavka na menšiu drsnosť obrobeného povrchu.

V dnešnej strojárskej výrobe je možnosť aplikácie vhodného nástroja na

obrábanie konkrétneho materiálu, tak aby spĺňal požiadavky náhrady za brúsenie.

Ideálne by bolo experimentovať s celou škálou ponúkaných rezných doštičiek od

viacerých výrobcov, čo môže byť pokračovaním nami prezentovanej práce.

54

Zoznam použitej literatúry

Lipták,O. a kolektív,1970. Technológia výroby -obrábanie. Bratislava: ALFA.444s

Buda, Souček, Vasilko,1988. Teória obrábania. 2vyd. Bratislava: Západoslovenské tlačiarne. 1988.392 s

Mičietová, Čilliková, 2009. Technológia - obrábanie, Žilina, EDIS.2009.486s

ISBN:978- 80- 554- 0010-5

Humár, A. 2008, Materiály pro řezné nástroje, Praha: MM publishing, s.r.o.2008

ISBN: 978-80-254-2250-2

SANDVIK Coromat, 2005. Technická příručka obrábění. Švédsko: Elanders

SANDVIK Coromat, 1997. Příručka obrábění. Praha: Scientia, s. r. o,

ISBN 91-97 22 99-4-6

Jurko, J. a i. 2006, Top trendy v obrábaní, II. časť: Nástrojové materiály. Žilina: Media/ST.2006. ISBN: 80-968954-2-7

Vasilko, K. a i. 2006, Top trendy v obrábaní, III. Časť: Technológia obrábania.

Žilina: Media/ST. 2006. ISBN: 80-968954-2-7

Baránek, I. Rezné prostredie., STU v Bratislave, MTF v Trnave

http://www.autopriemysel.sk/index.php?option=com_content&task=view&id=138&Itemid=116

www.4weld.sk

http://www.iscar.com/Ecat/familyhdr.asp/fnum/482/app/25/mapp/IS/GFSTYP/M/lang/EN/type/1

55

Prílohy

Príloha č.1

Designation l di S r ft(min)ft(max)ap(min)ap(max) Grade

VNMG 12T302-NF

12.407.15 3.90 0.20 0.07 0.25 0.40 2.50 IC10 IC3028 IC9350 IC8250 IC9250

VNMG 12T304-NF

12.40IC10 IC3028 IC8350 IC9350 IC8250

7.15 3.90 0.40 0.07 0.30 0.80 2.00 IC9250 IC8150 IC9150 IC428 IC507 IC807

IC907 IC20NVNMG 12T308-NF

12.40IC10 IC3028 IC8350 IC9350 IC8250

7.15 3.90 0.80 0.08 0.30 1.00 3.00 IC9250 IC8150 IC9150 IC30N IC5010

IC428 IC5005 IC807 IC907 IC20NVNMG 160404 -NF

16.609.52 4.76 0.40 0.10 0.30 0.70 2.50 IC3028 IC8250 IC9250 IC8150 IC9150

VNMG 160408 -NF

16.609.52 4.76 0.80 0.08 0.30 1.00 3.00 IC9250 IC20VNGG 12T302-NF

12.407.15 3.90 0.20 0.05 0.20 0.40 2.50 IC3028 IC907VNGG 12T304-NF

12.407.15 3.90 0.40 0.05 0.25 0.50 3.00 IC3028 IC907

56

Príloha č.2 Mitutoyo Surfest – 301

57