Issuu

SLABŠANJE ORODJA Praktični modeli

Patrick De Vos

SECO TOOLS AB

Založnik: PROFIDTP d.o.o. Škofljica, 2019

Naslov publikacije:

TOOL DETERIORATION – Practical Models SLABŠANJE ORODJA – Praktični modeli

Avtor:

Patrick De Vos

Prevod knjige:

Marko Oreškovič

Lektoriranje besedila:

Poceni lektoriranje Grega Rihtar, s. p.

Prelom in priprava za tisk:

PROFIDTP, d. o. o., Škofljica

Založnik in izdajatelj:

PROFIDTP, d. o. o., Škofljica

Naklada:

150 izvodov

Tisk:

Camera, d. o. o., Ljubljana

Cena:

25,00 EUR

Leto izida:

2019

CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 621.9.02:620.193.95(075) DE Vos, Patrick Slabšanje orodja : praktični modeli / Patrick De Vos ; [strokovni prevod knjige Marko Oreškovič]. - Škofljica : Profidtp, 2019 Prevod dela: Tool deterioration – Practical models ISBN 978-961-94025-5-9 298532864

Patrick De Vos patrick.de.vos@secotools.com SECO TOOLS AB Fagersta, Sweden, 2014

Predgovor Seco je v sodelovanju s prof. Ståhlom na Univerzi v Lundu izdal učbenik Metal Cutting, Theories and Models (Obdelava kovin z odrezavanjem, teorije in modeli), v katerem so podrobno opisane fizikalne osnove procesa odrezavanja kovin. Pozneje je izdal knjigo Metal Cutting, Theories in Practice (Obdelava kovin z odrezavanjem, teorije v praksi). Modeli, predstavljeni v prvi knjigi, so bili tam prvič osvetljeni tudi z vidika praktične uporabe v delavnici. Pričujoča tretja knjiga Tool Deterioration, Practical Models (Slabšanje orodja, praktični modeli) je posvečena le enemu praktičnemu vidiku – slabšanju in obrabi orodja. Knjiga izčrpno obravnava praktične modele za spremljanje in analizo slabšanja in obrabe orodja pri vseh glavnih postopkih obdelave kovin z odrezavanjem. Avtor ne zatrjuje, da bi bilo obravnavane modele in načela v povezavi s privzetimi domnevami mogoče ubraniti pred vsako kritiko, izpeljano na podlagi druge literature s tega področja. Knjiga podaja celovit pregled različnih vidikov slabšanja in obrabe orodja pri obdelavi kovin z odrezavanjem ter osnovne mehanizme, povezane s temi procesi. Vključenih je tudi več praktičnih modelov in smernic, ki jih je mogoče uporabiti na obravnavanih področjih. Cilj je čim boljše razumevanje pojava slabšanja orodja in procesov obrabe pri obdelavi z odrezavanjem. V zadnjem poglavju je izoblikovana povezava med slabšanjem orodja in ekonomiko proizvodnje. Predstavljen je praktični model za produktiven in donosen proces obdelave kovin z odrezavanjem. Večina opisanih relacij, modelov in smernic je bila tudi eksperimentalno preverjena, modeli pa so predstavljeni na način, ki najbolje ustreza potrebam prakse. Seco že od nekdaj kot pomemben del svoje strategije tehničnega trženja izvaja tudi izobraževanje, usposabljanje in obveščanje kupcev o kar najučinkovitejši in najuspešnejši uporabi rezalnih orodij. Osnovno izhodišče pri tem pristopu je namreč naše prepričanje, da je »rezalno orodje dobro le toliko kot oseba, ki ga uporablja«. Seco je v zadnjem desetletju vložil veliko sredstev v razvoj izobraževalnih programov STEP (programi tehničnega izobraževanja Seco) za naše kupce po vsem svetu. Programi STEP so namenjeni strokovnjakom v kovinskopredelovalni industriji, vključujejo pa izobraževanja in usposabljanja za učinkovito in donosno uporabo rezalnih orodij. Uporabniki tam izvedo, »kaj delati« in »kako delati«, da bodo procesi obdelave kovin z odrezavanjem zanesljivi, produktivni in donosni. Ta knjiga skupaj s pripadajočim izobraževalnim paketom STEP zagotavlja podporo pri šolanju strokovnjakov za odrezavanje kovin in predstavlja vir dopolnilnih informacij. Seco jo uporablja pri šolanju strokovnjakov po vsem svetu, da lahko bolje razumejo procese obdelave kovin z odrezavanjem. Zahvaljujem se vsem sodelavcem, ki so prispevali svoje dragoceno strokovno znanje in izkušnje, zbrane med dolgoletnim delom po vsem svetu. Knjiga brez njihovih prispevkov ne bi bila tako bogata s praktičnimi nasveti in smernicami, kako obvladati razne pojave slabšanja orodja, s katerimi se srečujemo pri odrezavanju kovin. Posebna zahvala gre prof. Ståhlu z Univerze v Lundu: njegovi modeli so znanstvena osnova za tukajšnje praktične modele. Hvala tudi Agnes den Besten za pripravo slikovnega gradiva.

Patrick De Vos

Uvod Knjiga je bila pripravljena z namenom oblikovanja koherentnega opisa različnih pojavov slabšanja orodja pri obdelavi kovin z odrezavanjem. Uspešnost vsakega obdelovalnega procesa je rezultat soodvisnosti med obliko in lastnostmi materiala obdelovanca, geometrijo rezalnega orodja in lastnostmi rezalnega materiala, lastnostmi obdelovalnega stroja ter pogoji pri odrezavanju. Za opis teh soodvisnosti in njihovega vpliva na slabšanje rezalnega roba je nujna opredelitev pogojev procesa, ki se razvijejo med obdelovancem in rezalnim robom. Te okoliščine določa in opisuje kombinacija mehanskih, toplotnih, kemičnih in triboloških obremenitev. Od interakcije med obremenitvami pri procesu odrezavanja in lastnostmi rezalnega orodja je odvisno obrabljanje orodja, ki določa obstojnost orodja oziroma količino materiala, ki ga lahko rezalni rob odstrani z obdelovanca pri danih pogojih procesa. Iz teh pogojev izhaja tudi čas obdelave, ki je potreben za dokončanje obdelovanca z zahtevano kakovostjo in od katerega so odvisni proizvodni stroški.

VSE PRAVICE PRIDRŽANE. Nobenega dela te publikacije ni dovoljeno reproducirati, prenesti v sistem za shranjevanje ali posredovati v kakršnikoli obliki in na kakršenkoli način – elektronsko, mehansko, s fotokopiranjem, snemanjem ali drugače – brez predhodnega pisnega dovoljenja izdajatelja in nosilca avtorskih pravic Seco Tools AB. Vsebina te knjige je izobraževalne narave ter podaja splošne smernice za analizo in vrednotenje postopkov obrabe in slabšanja orodja, oblikovana pa je na podlagi dolgoletnih izkušenj družbe Seco na področju proizvodnje rezalnih orodij in odpravljanja težav z obrabo in slabšanjem orodja za naše kupce po vsem svetu. Pri tem ne gre za toge prakse, saj niso vsa rezalna orodja izdelana po enakih standardih kot naša, dejanski rezultati pa so lahko odvisni od stanja obdelovalnih strojev, kakovosti rezalnih orodij, pravega postopka izbire orodij ter od splošnih pogojev, v katerih delujejo rezalna orodja.

Zgornji diagram prikazuje popoln pregled nad današnjim stanjem na področju obdelave kovin z odrezavanjem, ki ga Seco razkriva v svojih knjigah: poglavja 1–9 v učbeniku Metal Cutting, Theories and Models (Obdelava kovin z odrezavanjem, teorije in modeli) na znanstven način opisujejo proces obdelave kovin z odrezavanjem. Knjiga Metal Cutting, Theories in Practice (Obdelava kovin z odrezavanjem, teorije v praksi) gradi most med znanstvenimi modeli ter praktično tehnološko in inženirsko dejavnostjo v sodobnih delavnicah. V pričujoči tretji knjigi Tool Deterioration, Practical Models (Slabšanje orodja, praktični modeli) pa je predstavljena uporaba modelov obrabe in slabšanja orodja iz prvih dveh knjig v vsakodnevni praksi.

Vsebina PREDGOVOR ...................................................................................................................................... UVOD ................................................................................................................................................ VSEBINA ............................................................................................................................................ 1

2 3

PROGRAMI TEHNIČNEGA IZOBRAŽEVANJA SECO (STEP).............................................................. 1 1.1 Programi tehničnega izobraževanja Seco (STEP) .......................................................................... 1 1.2 Kompleksnost procesov odrezavanja kovin .................................................................................. 2 1.3 NEXT STEP, zveza z ekonomiko proizvodnje ................................................................................. 3 1.4 V znanju je moč ............................................................................................................................. 6 SPLOŠNI UVOD .......................................................................................................................... 7 LASTNOSTI OBDELOVANEGA MATERIALA IN SLABŠANJE ORODJA ............................................. 11 3.1 Koncept odrezovalnosti in njegova kompleksnost ..................................................................... 11 3.2 Nekatere značilnosti materiala in njihov vpliv na proces odrezavanja ....................................... 12 3.3 Prikaz materialnih dejavnikov v polarnem diagramu ................................................................. 13 3.4 Lastnosti materiala, rezalni parametri in lastnosti rezalnega orodja ......................................... 14 3.5 Lastnosti materiala ter obraba in slabšanje orodja .................................................................... 14 3.6 Polarni diagrami, izbira orodja in rezalnih parametrov ter obraba orodja ................................. 15 PRVE MISLI O SLABŠANJU IN OBRABI ORODJA .......................................................................... 19 4.1 Osnovne vrste slabšanja rezalnega orodja ................................................................................. 19 4.2 Kriteriji obstojnosti in obrabe orodja .......................................................................................... 23 4.3 Slabšanje orodja v povezavi z obrabo ......................................................................................... 24 4.4 Plastične deformacije.................................................................................................................. 26 4.5 Zlom in nastanek razpok ............................................................................................................. 27 VZDRŽEVANJE ORODJA ............................................................................................................ 31 5.1 Uvod ............................................................................................................................................ 31 5.2 Skladiščenje rezalnega orodja ..................................................................................................... 32 5.3 Delovni pogoji za rezalno orodje ................................................................................................ 32 5.4 Splošne smernice za ravnanje s ploščicami ................................................................................ 34 5.5 Vpenjanje orodja in ploščic ......................................................................................................... 35 5.6 Smernice za vzdrževanje orodja ................................................................................................. 39 UVOD V OSNOVNE VRSTE OBRABE........................................................................................... 43 6.1 Uvod ............................................................................................................................................ 43 6.2 Glavne osnovne vrste obrabe ..................................................................................................... 43 PROCESI ODREZAVANJA KOVIN IN SLABŠANJE ORODJA ............................................................ 47 7.1 Uvod ............................................................................................................................................ 47 7.2 Nekateri osnovni pojavi obrabe .................................................................................................. 48 7.3 Analiza obrabe ............................................................................................................................ 49 OBRABA IN OBSTOJNOST ORODJA ........................................................................................... 57 8.1 Uvod ............................................................................................................................................ 57 8.2 Praktični primer .......................................................................................................................... 58 8.3 Taylorjev model za določanje obstojnosti orodja ....................................................................... 60 8.4 Coldingov model za določanje obstojnosti orodja...................................................................... 65 PREGLED OSNOVNIH VRST OBRABE ORODJA PRI ODREZAVANJU KOVIN ................................... 67 9.1 Uvod ............................................................................................................................................ 67 9.2 Osnovni vzroki obrabe orodja ..................................................................................................... 67 9.3 Obraba proste ploskve ................................................................................................................ 67 9.4 Obraba v obliki kotanje ............................................................................................................... 68 9.5 Obraba zaradi nalepka ................................................................................................................ 68 9.6 Krušenje rezalnega roba ............................................................................................................. 69 9.7 Toplotne razpoke ........................................................................................................................ 69 9.8 Plastične deformacije (PD) rezalnega roba ................................................................................. 70 9.9 Zarezna obraba ........................................................................................................................... 70

9.10 Lom orodja .................................................................................................................................. 71 9.11 Poškodbe rezalnega roba zaradi udarcev odrezkov ................................................................... 71 9.12 Nekaj praktičnih smernic ............................................................................................................ 72 10 OBRABA ORODJA PRI STRUŽENJU ......................................................................................... 73 10.1 Uvod ............................................................................................................................................ 73 10.2 Pregled glavnih težav pri splošnem struženju ............................................................................ 73 10.3 Optimizacija oblikovanja odrezkov ............................................................................................. 74 10.4 Optimizacija obrabe orodja ........................................................................................................ 74 10.5 Praktični pripomočki za optimizacijo procesov splošnega struženja .......................................... 75 10.6 Struženje utorov in odrezovanje ................................................................................................. 77 10.7 Večsmerno struženje (MDT) ....................................................................................................... 78 11 OBRABA ORODJA PRI FREZANJU (FREZALA Z OBRAČALNIMI PLOŠČICAMI) ............................. 81 11.1 Uvod ............................................................................................................................................ 81 11.2 Obraba na prosti ploskvi ............................................................................................................. 82 11.3 Zarezna obraba ........................................................................................................................... 83 11.4 Obraba v obliki kotanje ............................................................................................................... 83 11.5 Toplotne razpoke ........................................................................................................................ 84 11.6 Krušenje ...................................................................................................................................... 85 11.7 Popolna porušitev orodja............................................................................................................ 85 11.8 Nalepek ....................................................................................................................................... 86 11.9 Druge značilne težave ................................................................................................................. 88 12 OBRABA ORODJA PRI FREZANJU (FREZALA IZ KARBIDNE TRDINE) .......................................... 89 12.1 Uvod ............................................................................................................................................ 89 12.2 Obraba in lastnosti orodja .......................................................................................................... 90 12.3 Obraba proste ploskve ................................................................................................................ 92 12.4 Obraba v obliki kotanje ............................................................................................................... 93 12.5 Krušenje rezalnega roba ............................................................................................................. 94 12.6 Obraba zaradi nalepka ................................................................................................................ 95 12.7 Oblikovanje zarez na rezalnem robu .......................................................................................... 95 12.8 Obraba zaradi težav pri odvajanju odrezkov .............................................................................. 96 12.9 Popolna porušitev frezala ........................................................................................................... 96 12.10 Obraba in obnova ....................................................................................................................... 96 12.11 Vpliv strategije obdelave........................................................................................................... 100 12.12 Pregled pogostih težav in ukrepi za odpravo ............................................................................ 102 13 OBRABA ORODJA ZA IZDELAVO NAVOJEV ........................................................................... 103 13.1 Uvod .......................................................................................................................................... 103 13.2 Osnovni mehanizmi in značilnosti obrabe ................................................................................ 103 13.3 Struženje navoja – idealna obraba............................................................................................ 103 13.4 Struženje navoja – krušenje ali luščenje rezalnih robov ........................................................... 104 13.5 Struženje navoja – obraba v obliki kotanje ............................................................................... 104 13.6 Struženje navoja – obraba v obliki kotanje in krušenje ............................................................ 105 13.7 Struženje navoja – plastične deformacije ................................................................................. 105 13.8 Pregled najpogostejših težav in ukrepi za odpravo .................................................................. 106 13.9 Frezanje navoja ......................................................................................................................... 108 13.10 Frezanje navoja – idealna obraba in obraba proste ploskve .................................................... 109 13.11 Frezanje navoja – krušenje rezalnih robov ............................................................................... 110 13.12 Frezanje navoja – obraba zaradi nalepka na rezalnih robovih ................................................. 110 13.13 Frezanje navoja – vibracije........................................................................................................ 111 13.14 Frezanje navoja – plastične deformacije .................................................................................. 111 13.15 Frezanje navoja – druge značilne težave .................................................................................. 111 13.16 Značilni vzorci obrabe navojnih svedrov ................................................................................... 112 14 SLABŠANJE VRTALNEGA ORODJA ........................................................................................ 115 14.1 Uvod .......................................................................................................................................... 115 14.2 Splošna navodila za vrtanje....................................................................................................... 116

14.3 Svedri s ploščicami – obraba proste ploskve na obodni ploščici .............................................. 117 14.4 Svedri s ploščicami – krušenje obodnih ploščic ........................................................................ 117 14.5 Svedri s ploščicami – krušenje sredinskih ploščic ..................................................................... 118 14.6 Svedri s ploščicami – obraba zaradi nalepka............................................................................. 118 14.7 Svedri s ploščicami – privarjanje odrezkov na telo svedra ....................................................... 119 14.8 Svedri iz karbidne trdine – obraba proste ploskve ................................................................... 119 14.9 Svedri iz karbidne trdine – krušenje in obraba vrha svedra ..................................................... 120 14.10 Svedri iz karbidne trdine – obraba v obliki kotanje v središču svedra ...................................... 120 14.11 Svedri iz karbidne trdine – krušenje obodnih vogalov in rezalnega roba ................................. 121 14.12 Svedri iz karbidne trdine – obraba faze hrbtne ploskve ........................................................... 121 14.13 Svedri iz karbidne trdine – obraba in rahlo krušenje faze hrbtne ploskve ............................... 121 14.14 Svedri iz karbidne trdine – močno krušenje faze hrbtne ploskve ............................................. 122 14.15 Svedri iz karbidne trdine – obraba zaradi nalepka.................................................................... 122 14.16 Pregled glavnih težav pri svedrih s ploščicami .......................................................................... 123 14.17 Pregled glavnih težav pri svedrih iz karbidne trdine ................................................................. 124 14.18 Pregled glavnih težav pri svedrih Crownlock ............................................................................ 125 15 SLABŠANJE ORODJA ZA IZSTRUŽEVANJE.............................................................................. 127 15.1 Uvod .......................................................................................................................................... 127 15.2 Nekaj splošnih priporočil .......................................................................................................... 127 15.3 Pregled glavnih težav pri glavah za grobo izstruževanje .......................................................... 128 15.4 Pregled glavnih težav pri glavah za fino izstruževanje .............................................................. 129 16 SLABŠANJE ORODJA ZA POVRTAVANJE ............................................................................... 131 16.1 Pregled glavnih težav pri povrtalih ........................................................................................... 133 17 SLABŠANJE ORODJA IZ NAPREDNIH REZALNIH MATERIALOV ............................................... 135 17.1 Uvod .......................................................................................................................................... 135 17.2 Rezalni materiali PCBN .............................................................................................................. 136 17.3 Rezalni materiali PCBN – zlom rezalnega roba ......................................................................... 139 17.4 Rezalni materiali PCBN – zlom polnih ploščic ........................................................................... 139 17.5 Rezalni materiali PCBN – krušenje rezalnega roba ................................................................... 139 17.6 Rezalni materiali PCBN – luščenje rezalnega roba pri neprekinjeni obdelavi........................... 140 17.7 Rezalni materiali PCBN – luščenje rezalnega roba pri obdelavi s prekinitvami ........................ 140 17.8 Rezalni materiali PCBN – obraba na prosti ploskvi ................................................................... 140 17.9 Rezalni materiali PCBN – obraba v obliki kotanje ..................................................................... 140 17.10 Rezalni materiali PCBN – zarezna obraba ................................................................................. 141 17.11 Rezalni materiali PCBN – kemična obraba ................................................................................ 141 17.12 Rezalni materiali PCBN – nekaj praktičnih nasvetov................................................................. 142 17.13 Rezalni materiali PKD ................................................................................................................ 142 17.14 Rezalni materiali PKD – obraba proste ploskve ........................................................................ 143 17.15 Rezalni materiali PKD – nalepek ............................................................................................... 143 17.16 Rezalni materiali PKD – krušenje rezalnega roba ..................................................................... 143 17.17 Rezalni materiali PKD – druge značilne težave ......................................................................... 144 17.18 Rezalna keramika ...................................................................................................................... 144 17.19 Rezalni materiali PCBN – pregled glavnih težav........................................................................ 146 17.20 Rezalni materiali PKD – pregled glavnih težav .......................................................................... 147 17.21 Rezalna keramika – pregled glavnih težav ................................................................................ 148 18 SLABŠANJE DRŽAL ORODJA................................................................................................. 149 18.1 Uvod .......................................................................................................................................... 149 18.2 Dobre prakse vzdrževanja držal orodja..................................................................................... 150 18.3 Nekaj praktičnih smernic za kakovostno vzdrževanje .............................................................. 153 19 SLABŠANJE ORODJA IN ANALIZE V PRAKSI .......................................................................... 155 20 EKONOMSKI VIDIKI PROCESOV ODREZAVANJA ................................................................... 157 20.1 Klasični model gospodarnosti proizvodnje ............................................................................... 161 SKLEP ........................................................................................................................................... 165