MECHANICKÉ ZATÍŽENÍ PŘI FRÉZOVÁNÍ

Prvním a nejzákladnějším krokem při plánování operace frézování je výběr vhodné frézy a břitových destiček. Než se však ponoříte do katalogu nástrojů, je velmi důležité pochopit řadu proměnných, které mají vliv na výkon nástroje, přičemž mechanické zatížení je jedním z nich. 
Je třeba si uvědomit, že mechanická zatížení působící na řezný nástroj a řezná síla nejsou totéž. Mechanické zatížení můžeme posuzovat z hlediska tlaku (síla působící na jednotku plochy povrchu). Vysoká řezná síla rozložená na velkou plochu vytváří relativně malé zatížení na nástroji. Na druhou stranu i velmi malá řezná síla soustředěná na velmi malou část nástroje způsobuje problematické zatížení.

Řezné hrany nástroje jsou vystavovány neustále se měnícímu mechanickému zatížení.  Ať použijete jakoukoli frézu, při obrábění její břity opakovaně vstupují do materiálu obrobku a opět z něj vystupují. Zatížení zubů frézy se mění z nulového před vstupem až do maximálních hodnot během řezu a zpět na nulové při výstupu.

Cílem je zmírnit proměnlivé zatížení při frézování a maximalizovat tím životnost nástroje, produktivitu a spolehlivost procesu. Klíčovými prvky pro dosažení tohoto cíle jsou poloha řezného nástroje, technika vstupu a výstupu a řízení tloušťky třísky.

Vstup do obrobku

Zatížení řezných nástrojů při frézování je z větší části určeno způsobem, jakým nástroj a jeho řezné hrany vstupují do obrobku. Při konvenčním nesousledném frézování se řezný nástroj otáčí proti směru posuvu obrobku. Při sousledném frézování se nástroj otáčí ve směru posuvu.

Při rozhodování o poloze řezného nástroje a technice vstupu by obráběči měli vzít v úvahu, že je vždy preferováno umístění řezného nástroje na stranu od osy obrobku. V centrální poloze působí síly vznikající při sousledném i nesousledném frézování a jejich společné působení může vyvolávat nestabilitu a vibrace. 

Techniky vstupu a výstupu
Způsob, jakým nástroj a jeho břity vstupují do obrobku, určuje míru zatížení řezných nástrojů při frézování. Dodavatelé nástrojů doporučují pro většinu aplikací sousledné frézování, v určitých případech však bývá preferováno nesousledné frézování – oba způsoby mají své výhody a nevýhody.

• Sousledné frézování – výhody: Vstup nástroje do obrobku s plnou tloušťkou třísky při sousledném frézování zajišťuje přenos tepla do třísky, a tím ochranu obrobku i řezného nástroje. Třísky jsou odváděny směrem za nástroj, minimalizuje se riziko, že se znovu dostanou do řezu a výsledkem je lepší kvalita povrchu obrobeného dílce.
• Sousledné frézování – nevýhody: Velká tloušťka třísky na vstupu do obrobku při sousledném frézování vystavuje nástroj značnému mechanickému namáhání, pro většinu řezných materiálů to však nepředstavuje velký problém. Síly působící směrem dolů, vznikající při sousledném frézování, však mohou způsobovat problémy u strojů, které mají vůli v pohybu obráběcího stolu, zvláště u starších nebo ručních frézovacích zařízení.
• Nesousledné frézování – výhody: Nesousledné frézování může být také efektivní při obrábění nerovných povrchů nebo tenkostěnných obrobků, kdy postupné vnikání do materiálu obrobku chrání tvrdý a křehký materiál břitu před poškozením nárazem. Nesousledné frézování, při kterém řezný nástroj obrobek „vytahuje“, může být lepší volbou na méně stabilních strojích, zvláště v případě hlubokého řezu.
• Nesousledné frézování – nevýhody: Nadměrné tření a teplo vznikající při mělkém vstupu nesousledného frézování může negativně ovlivňovat nástroj. Nerovnoměrná síla na břitu nástroje může způsobovat vylamování hrany a zvyšovat namáhání. Může být poškozován také povrch obrobku, protože třísky dopadají před nástroj a mohou se znovu dostávat do řezu.

Způsob, jakým řezná hrana vystupuje z obrobku, je stejně důležitý, jako vstup. Výsledky experimentů potvrzují jasný vztah mezi polohou řezného nástroje na výstupu a životností řezné hrany. Pokud je výstup příliš náhlý nebo nerovnoměrný, řezná hrana se bude vylamovat nebo praskat. Naopak pozornost věnovaná výstupu nástroje může životnost nástroje prodloužit až desetinásobně. Kritickou hodnotou je výstupní úhel, definovaný jako úhel mezi přímkou poloměru řezného nástroje a výstupním bodem řezné hrany. Výstupní úhel může být záporný (nad přímkou poloměru řezného nástroje) nebo kladný (pod přímkou poloměru).

Tloušťka třísky

Tloušťka třísky je rozměr nedeformovaného materiálu kolmý k řezné hraně a úzce souvisí s radiálním záběrem, úpravou řezné hrany a hodnotou posuvu na zub.

Pokud je tříska příliš silná, vzniká velké namáhání, které způsobuje vylamování nebo praskání řezných hran. Je-li tříska příliš tenká, probíhá řez na menší ploše řezné hrany a zvýšené tření vytváří větší teplo, které způsobuje rychlé opotřebení nástroje.

Pro účely programování zavedli dodavatelé nástrojů koncept „střední tloušťky třísky“. Střední tloušťka je průměrná hodnota vypočtená z největší a nejmenší tloušťky třísky. Výrobci nástrojů udávají hodnoty střední tloušťky třísky pro specifické geometrie nástroje, při kterých je dosahováno nejvyšší produktivity a životnosti nástroje.

Frézovací nástroje se vyvinuly v neuvěřitelném rozsahu, což umožňuje výrobcům dosáhnout maximální produktivity, kvality a životnosti nástroje. V mnoha případech však nejsou využívány všechny výhody tohoto technického pokroku. Vy jej využijte! Pochopením unikátní interakce obrobku a nástroje během frézování a zmírnění střídavého namáhání vznikajícího při procesu to dokážete.

Proces obrábění kovů je opravdu složitý, neváhejte proto v případě jakýchkoliv dotazů kontaktovat náš tým technické podpory. Sledujte náš web, přečtěte si také příspěvek týkající se tepelného a tribologického zatížení při frézování.

Společnost Seco Tools sídlí ve Švédsku ve městě Fagersta a má zastoupení ve více než 75 zemích světa. Je předním světovým expertem v oblasti kompletních řešení pro operace frézování, soustružení, obrábění otvorů a závitování. Společnost Seco již více než 80 let úzce spolupracuje s výrobci ze všech průmyslových odvětví a poskytuje jim nástroje, technologie a služby, které směřují k dosažení maximální produktivity a ziskovosti.