Teplo vznikající při obrábění

Obr. 1: Vznik tepla při obrábění

 

Při obrábění stlačuje břit nástroje obráběný materiál a deformuje ho, a to zčásti pružně, zčásti trvale. Práce spojená se vznikem trvalé složky deformace se mění v teplo.

V rovině střihu se po sobě pod velkým tlakem posouvají elementy stříhané třísky, což je provázeno značným třením. Vzniklá tříska se pak tře po ploše čela nástroje. Za ostřím se v důsledku pružné složky deformace tiskne materiál k ploše hřbetu a dochází zde opět ke tření. Místa vzniku tepla jsou naznačena v obrázku, kde tloušťkou šipek je vyjádřeno množství vznikajícího tepla.

Důsledkem tření je vždy přeměna mechanické energie na teplo. Z toho vyplývá, že práce spotřebovaná na odebírání třísky při obrábění se nakonec přemění v teplo.

Z míst svého vzniku teplo přechází do třísky, do nástroje, do obrobku a do okolí.

Například u soustružení vzniklé teplo odvádí:

• tříska: 85 %

• nůž: 8 %

• obrobek: 5 %

• okolí: asi 2 %.

Na poměry při rozvádění tepla mají vliv řezné podmínky. Například při zvýšení řezné rychlosti se zvýší množství tepla vstupujícího do třísky a zmenší množství tepla odváděného obrobkem.

Teplo vstupující do nástroje ohřívá jeho břit na značnou teplotu. Tím se zmenšuje tvrdost břitu a jeho schopnost obrábět. Proto je nutno nástroje z uhlíkových i slitinových ocelí při obrábění chladit. Pokles tvrdosti slinutých karbidů a keramických řezných materiálů s rostoucí teplotou je méně významný.

Vzniklé teplo ovlivňuje řezný proces:

• negativně působí na řezné vlastnosti nástroje,

• ovlivňuje mechanické vlastnosti obráběného materiálu,

• ovlivňuje pěchování a zpevňování obráběného materiálu,

• ovlivňuje podmínky tření na čele i hřbetě nástroje.

Teplo se šíří vedením do:

• obrobku Q_o

• nástroje Q_n

• třísky Q_t

• prostředí Q_pr.

Celkové množství tepla vznikajícího při obrábění se dá vypočítat:

Q – celkové teplo [J]

F_c – řezná složka síly obrábění [N]

v_c – řezná rychlost [m.min^-1]

t – čas obrábění [min]

Q = F_c . v_c = Q_o + Q_n + Q_t + Q_pr [J]

Zdroje

• BRYCHTA, Josef, Robert ČEP, Jana NOVÁKOVÁ a Lenka PETŘKOVSKÁ. Technologie II - 1. díl. 1. vyd. Ostrava: VŠB - TU Ostrava, 2007. ISBN 978-80-248-1641-8.
• DRIENSKY, Dušan, Pavel FÚRIK, Terézia LEHMANOVÁ a Josef TOMAIDES. Strojní obrábění I. 1. vyd. Praha: SNTL, 1986. 424 s.

Obrázky:

• Obr. 1: HAMERNÍK, Jan. Základy obrábění. [online]. [cit. 2015-01-22]. Dostupné z: http://jhamernik.sweb.cz/obrabeni.htm