Rezalna orodja in njegova geometrija
Rezalna orodja so lahko izdelana iz polnega materiala ali pa imajo obračalne ploščice. Rezalno orodje mora biti izdelano iz rezalnega materiala, ki je trši od obdelovanega materiala, sposobno pa mora biti vzdržati sile in toploto, ki nastaja med odrezavanjem.
Pogoj za dolgo obstojnost orodja sta optimizacija geometrija orodja ter izbira hitrosti in podajanj, prilagojenih uporabljenemu orodju in operaciji.
Rezalni rob orodja je najpomembnejši in odločilen element za dobro delovanje orodja med odrezovalnim procesom. Glavne značilnosti rezalnega roba so:
– oblika in dimenzije rezalnega roba (mikrogeometrija),
– oblika ter položaj proste in cepilne ploskve (makrogeometrija),
– lastnosti rezalnega materiala in prevlek.
Oblika in geometrija orodja oz. rezalnega roba morata zagotavljati odrezavanje v najustreznejših pogojih (rezalne sile, nastajanje toplote …). Rezalni rob mora biti po drugi strani tudi dovolj močan, da lahko daljši čas vzdrži različne obremenitve (mehanske, toplotne, tribološke in kemične.
Rezalno orodje mora zagotavljat kvalitetno obdelano površino in izdelek v zahtevanih tolerancah.
Za dokončno izbiro imamo dve strategiji za izbiro orodja:
Pri makroekonomskem sistemu izbire, je poudarek na vsestranskosti orodja, tu imajo prednost tista orodja, ki se dovolj dobro izkažejo v več različnih aplikacijah. Prednost tega pristopa je v tem, da ima delavnica na zalogi manj različnih orodij, slabost pa, da orodje nima dobre stopnje odvzema materiala MRR (cm3/min) , kot namensko orodje za to aplikacijo.
Na podlagi zmogljivosti. Pristop na podlagi zmogljivosti se osredotoča na posamezno nalogo in rezultat postopka izbire je rezalno orodje, ki je najboljše za to nalogo. . Prednost tega sistema je, da vedno izberemo optimalno orodje za dano operacijo oziroma delovno nalogo.
Geometrija rezalnega orodja
Makrogeometrija rezalnega orodja pomeni značilno obliko in dimenzije orodja, opisujemo pa jo z različnimi koti. Njen opis je zahtevnejši pri orodjih ukrivljenih oblik. Razvoj na področju izdelave rezalnih orodij je omogočil vse kompleksnejše geometrije. Ločimo makrogeometrijo in mikrogeometrijo rezalnega orodja: prva zajema vse poglavitne geometrijske značilnosti, medtem ko se druga nanaša predvsem na obliko rezalnega roba oz. linije roba. Geometrija orodja neposredno vpliva na proces odrezavanja in primerna geometrija je zato zelo pomembna za doseganje želenih rezultatov obdelave.
Rezalni rob je del orodja, ki reže. Oblikovan je na presečišču oz. na stiku cepilne in proste ploskve rezalnega orodja. Cepilna ploskev je površina, po kateri drsijo oblikovani odrezki, prosta ploskev pa je del orodja, ki gleda proti obdelovancu. Vsako orodje ima dva rezalna roba – glavni in sekundarni oz. pomožni rezalni rob. Glavni rezalni rob dejansko opravlja delo ter odstrani največji del materiala obdelovanca, medtem ko pomožni rezalni rob skrbi predvsem za kakovost in hrapavost obdelane površine. Konica oz. vrh rezalnega orodja je točka na stiku glavnega in pomožnega rezalnega roba. Konica je lahko ostra, posneta ali zaokrožena. Če je konica orodja zaokrožena, je podan radij zaokrožitve.
Dva pomembna kota sta kot klina β in kot pri vrhu ε, ki vplivata na delovanje rezalnega orodja na dva načina: večja ko sta, močnejši je rezalni rob in boljše je odvajanje toplote oz. hlajenje rezalnega roba.
Delovanje rezalnega roba je odvisno od rezalne geometrije, ki je opredeljena z več pomembnimi rezalnimi koti:
-Prosti kot α določa naklon proste ploskve rezalnega orodja. Mora biti vedno večji od nič, da je rezanje sploh mogoče.
. Prosti kot rezalnemu orodju zagotavlja dostop do površine obdelovanca ter neovirano gibanje glede na obdelovanec in nastajajočo površino.
-Cepilni kot γ določa naklon cepilne ploskve orodja, ki se meri pravokotno na rezalni rob. Cepilni kot vpliva na lahkotnost odrezavanja (rezalne sile, nastajanje toplote …) ter na oblikovanje in tok odrezkov.
-Kot klina β je kot med cepilno in prosto ploskvijo orodja. Velik kot klina daje močnejši rezalni rob, manjši kot klina pa pomeni, da je rezalni rob ostrejši. Cepilni kot, prosti kot in kot klina so komplementarni (njihova vsota je 90°).
.
-Nastavni kot Ƙ je kot med glavnim rezalnim robom in smerjo podajanja. Kot pomožnega rezalnega roba je kot med pomožnim rezalnim robom in smerjo podajanja
-Nagibni kot λ je naklon rezalnega roba glede na točko rezanja. Nagibni kot λ vpliva na rezalne sile in odvajanje odrezkov in je lahko pozitiven, negativen ali nevtralen. Najugodnejše obremenitvene pogoje dosežemo pri negativnem nagibnem kotu, kar je še posebej pomembno pri rezanju s prekinitvami. Negativen nagibni kot pa povzroči tudi odvajanje odrezkov v smeri obdelovanca in s tem tveganje poškodb njegove površine
-Kot konice ε rezalnega orodja je kot med glavnim in pomožnim rezalnim robom. Orodja z velikim kotom konice so močnejša, orodja z majhnim kotom konice pa so bolj vsestranska.
Pozitivna in negativna rezalna orodja
Rezalna orodja lahko glede na lego cepilne ploskve delimo na orodja z negativno, pozitivno in nevtralno geometrijo. Pozitivna rezalna orodja so primernejša za obdelavo mehkih in duktilnih materialov (npr, aluminija), negativna rezalna orodja pa se na splošno uporabljajo za odrezavanje trših materialov, ki zahtevajo večje rezalne sile in močnejši rezalni rob.
Cepilni kot vpliva na polmer nastalih odrezkov: negativen cepilni kot daje manjši, pozitiven pa večji polmer. Vpliva tudi na velikost in smer rezalnih sil: pri pozitivnem cepilnem kotu so te sile manjše, rezalni rob pa je šibkejši in se lahko prej poškoduje, npr. med obdelavo s prekinitvami
Pozitivna geometrija | Negativna geometrija | |
Prednosti | majhne rezalne sile preprosto odvajanje odrezkov manj vibracij | močan rezalni rob več rezalnih robov na ploščico dober nadzor nad odrezki |
Slabosti | šibkejši rezalni rob tveganje loma rezalnega roba slab nadzor nad odrezki | večje rezalne sile odrezek je bolj stisnjen potrebni so stabilni delovni pogoji večje vibracije |
Praktične smernice: kako prepoznati rezalno ploščico s pozitivno ali negativno geometrijo.
Rezalna ploščica , ki ima prosti kot nič je ploščica z negativno geometrijio, zanjo se uporablja tudi posebno držalo, uporabimo jo lahko na obeh straneh. Držalo je nagnjeno, tako da postane prosti kot pozitiven, cepilni pa negativen, zato je to ploščica z negativno geometrijo. Oznaka ploščice je N.
Rezalna ploščica, ki pa ima prosti kot pozitiven, pa je ploščica s pozitivno geometrijo. Uporabna je samo na eni strani.
Oznake stružnih ploščic:
https://strugarstvo.com/nasveti/struzenje/oznake-struznih-ploscic
Radij konice
Splošno pravilo je, da izberite radij konice, ki je enak ali manjši od globine reza.
Majhen radij | Velik radij | |
|
|
Vpliv mikrogeometrije
Makrogeometrija orodja opisuje položaj različnih ploskev rezalnega orodja glede na rezalni rob. Mikrogeometrija na drugi strani opisuje obliko dejanskega rezalnega roba in vključuje geometrijo oziroma pripravo pravega rezalnega roba, geometrijo hrbta rezalnega roba in geometrijo utorov za odvajanje odrezkov
Geometrija pravega rezalnega roba (običajno jo imenujemo samo geometrija rezalnega roba) opisuje njegovo dejansko obliko, ki je lahko ostra, zaokrožena ali posneta.
Če je rezalni rob zaokrožen, je podan radij zaokrožitve r, ki je med 7 in 30 µm (tega ne smemo zamenjati z radijem konice, ta pa je lahko par mm). Geometrija rezalnega roba je odločilna za njegovo trdnost in zelo vpliva na obstojnost rezalnega orodja.
Geometrija utora za odvajanje odrezkov in geometrija za lomljenje odrezkov določata obliko cepilne ploskve na rezalnem orodju. Ko je odrezek oblikovan, ga mora orodje kar najbolj učinkovito odstraniti. Večina obdelovanih materialov je nagnjena k oblikovanju dolgih odrezkov, predolgi odrezki pa ogrožajo učinkovitost obdelave in se jim moramo po možnosti vedno izogniti. Odrezki se morajo torej odlomiti, še preden bi lahko povzročili težave. S tem je zagotovljeno enostavno odstranjevanje odrezkov, poveča se varnost obdelave in je odpravljeno tveganje, da bi odrezki poškodovali obdelovalni stroj ali obdelovanec. Geometrija za lomljenje odrezkov predstavlja oviro, na kateri se odrezki upognejo, odlomijo in so zato krajši. Geometrijske oblike za lomljenje odrezkov najdemo na cepilnih ploskvah rezalnega orodja. Geometrija za lomljenje odrezkov ne vpliva le na oblikovanje odrezkov temveč tudi na smer in velikost rezalnih sil.
