Řezné podmínky při frézování

Volba řezných podmínek

Volba řezných podmínek je závislá na vstupních parametrech:

• druhu obráběného materiálu,
• materiálu břitu řezného nástroje,
• způsobu práce,
• způsobu upnutí obrobku,
• druhu řezné kapaliny.

Stanovení optimálních řezných podmínek

Složky řezných podmínek:

• Posuv - s_ot (f_ot), s_z  (f_z) [mm] nebo s_min (f_min) [mm/min].

Jedná se o dráhu, kterou urazí nástroj za určitou časovou jednotku.

• Hloubka řezu – h (a_p) [mm].

Je závislá na způsobu obrábění – zda hrubujeme nebo frézujeme na čisto

• Řezná rychlost – v [m/min].

Jedná se o obvodovou rychlost nástroje.

Posuv

Posuv je dán délkou vzájemného posunutí obrobku a nástroje při obrábění. Rozlišujeme tyto druhy posuvů:

• posuv na zub s_z (f_z) mm],
• posuv na otáčku frézy s_ot (f_ot) [mm],
• posuv za minutu s_min (f_min) [mm/min].

Vzájemný vztah těchto posuvů lze vyjádřit:

s_min = n . s_ot = n . s_z . z     [mm/min]

n … otáčky vřetena s nástrojem (frézou) [ot/min]

z … počet zubů frézy.

Při volbě posuvu se volí posuv na zub, při nastavování posuvové rychlosti stolu se vychází z posuvu za minutu.

Rychlost posuvu rovněž závisí na:

• obrobitelnosti materiálu obrobku,
• druhu použité frézy,
• na průřezu třísky,
• na požadované drsnosti obrobené plochy.

Obr. 1: Schéma vzájemného posunutí obrobku a nástroje

Hloubka řezu

Hloubka řezu h (a_p) se volí podle přídavku na obrábění. Při hrubovacím frézování bývá obvykle 3 až 10 mm, u výkovků a odlitků až 30 mm, při frézování na čisto 1 mm. Největší hloubka řezu je omezena tuhostí soustavy stroj – obrobek – nástroj.

Obr. 2: Schéma tloušťky při čelním frézování

Řezná rychlost

Řezná rychlost v se měří na největším průměru frézy – jedná se tedy o obvodovou rychlost frézy.

Výpočet řezné rychlosti

v = π . D . n / 1000       [m/min]

n … otáčky vřetena s nástrojem (frézou) [ot/min]

D … průměr nástroje [mm]

Pro práci na frézkách ale potřebujeme znát otáčky vřetena, ty vyjádříme z předchozího vztahu:

n = v / π . D    [ot/min]

Pokud nelze otáčky přesně nastavit, nastavují se otáčky nejbližší nižší.

Výpočet průřezu třísky, řezných sil pro frézování a výkonu stroje

Průřez třísky

Průřez třísky je při frézování proměnlivý, neboť během záběru se mění tloušťka třísky. Maximální průřez třísky odebírá zub frézy v okamžiku, kdy je tloušťka třísky maximální.

S_{z max} = a_max . b  [mm²]

Průřez třísky odebíraný jedním zubem frézy

S_z = a . b   [mm²]

a … tloušťka třísky [mm]

b … šířka třísky [mm]

Obr. 3: Průřez třísky při frézování válcovou třískou

Obr. 4: Průřez třísky při čelním frézování

Řezné síly při frézování

Řezné síly působící na zub frézy vypočteme z měrného řezného odporu p a plochy průřezu S odebírané třísky.

Výpočet řezné síly

F = p. S    [N]

S … průřez třísky [mm²]

p… řezný odpor [MPa]

Frézování válcovou frézou - obvodová řezná síla

F_z = h . b . k_t . p   [N]

h … hloubka řezu [mm]

b … šířka frézování [mm]

k_t … součinitel korekce frézovaného průřezu

p … řezný odpor [MPa]

kde     k_t = s_z . z / π . D

s_z … posuv na zub [mm]

D … průměr frézy [mm]

z … počet zubů frézy

Frézování čelní frézou - obvodová řezná síla

F_z = h . b . k_t . p   [N]

Výkon při frézování

Výkon při frézování se počítá buď z obvodové řezné síly, nebo z množství odebraných třísek.

Užitečný výkon

P_už = F_z .v    [W]

F_z ... obvodová řezná síla [N]

v ... řezná rychlost [m/min]

Potřebný příkon elektromotoru

P_e = P_už / η   [W]

F_z … obvodová řezná síla [N]

η … účinnost strojního zařízení [%]

Krouticí moment

Krouticí moment M_k se vypočítá z obvodové řezné síly a poloviny průměru frézy.

M_k = F_z . D / 2    [N . m]

F_z … obvodová řezná síla [N]

D … průměr frézy [mm] (1)

Přesnosti a jakosti povrchu dosahované při frézování

Přesnost rozměrů a jakost povrchu jsou ovlivněny druhem a kvalitou frézovacího nástroje (z hlediska použití řezných podmínek), tuhostí a přesností stroje, způsobem frézování a použitou řeznou kapalinou pro chlazení nástroje a mazání obrábění plochy. Na drsnost povrchu má vliv také přesnost seřízení nástroje (např. u frézovacích hlav). Volba optimálních řezných podmínek má také vliv na požadované přesnosti a jakosti povrchu (drsnost), které jsou předepsány výkresovou dokumentací. (2)

Přesnost rozměrů IT

Válcové frézy		Frézovací hlavy
hrubování
do délky 300 mm	IT 10 – 12	do délky 300 mm	IT 9 – 11
do délky 1200 mm	IT 11 – 13	do délky 1200 mm	IT 9 – 12
dokončování
do délky 300 mm	IT 9 – 11	do délky 300 mm	IT 7 – 10
do délky 1200 mm	IT 9 – 12	do délky 1200 mm	IT 8 – 11
jemné frézování
-	-	-	IT 7 - 8

 

Drsnost povrchu Ra

Válcové frézy		Frézovací hlavy
hrubování - hodnoty drsnosti Ra [µm]
do délky 300 mm	Ra 6,3 – 25	do délky 300 mm	Ra 6,3 – 25
do délky 1200 mm	Ra 6,3 – 25	do délky 1200 mm	Ra 6,3 – 25
dokončování - hodnoty drsnosti Ra [µm]
do délky 300 mm	Ra 1,6 – 6,3	do délky 300 mm	Ra 1,6 – 3,2
do délky 1200 mm	Ra 1,6 – 6,3	do délky 1200 mm	Ra 1,6 – 3,2
jemné frézování
-	-	-	Ra 0,8 – 1,6

Zdroje

1. STAVINOHA, Zdeněk. Teorie frézování - prezentace. [online]. Digitální učební materiály - Technologie frézování. Internetový portál COPTEL, 2009-2014 [cit. 2014-12-09]. Dostupné z: http://coptel.coptkm.cz/?action=2&doc=39697&docGroup=-1&cmd=0&instance=2
2. Frezovani-rezne podmínky – Projekt: EU - peníze středním školám pro Olomoucký kraj, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0916.

Obrázky:

• NĚMEC, Dobroslav. Strojírenská technologie 3: Strojní obrábění. 2. vydání. Praha: SNTL, 1982.

Prezentace:

• Frezovani-rezne podmínky – Projekt: EU - peníze středním školám pro Olomoucký kraj, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0916.
• Rezne podmínky – Projekt: EU - peníze středním školám pro Zlínský kraj, CZ.1.07./1.5.00/34.0727.
• Opakovaní-rezne podmínky - – Projekt: EU - peníze středním školám pro Zlínský kraj, CZ.1.07./1.5.00/34.0727.
• Pokud není uvedeno jinak, autorkou obrázků je Ing. Hana Sochová. Obrázky mohou být také součástí citovaných digitálních materiálů.