Napomena! Članak je pisan na temelju teoretskog znanja, iskustva u praksi i istraživačkog rada autora na temu parametri kod glodanja. Zabranjeno je kopiranje ili uzimanje članak pod svoje ime i korištenje u komercijalne svrhe. Članak se može koristiti kao referenca ili kao izvor s interneta.
- Pojmovnik
- Parametri kod glodanja
- 1. Što su parametri kod glodanja ili režimi rada
- 2. Obradivost materijala
- 3. Idealna točka Broja okretaja alata i posmaka radnog stola stroja
- 4. Grafikon 6 područja odnosa između broja okretaja i posmaka – Grafikon za određivanje režima rada
- 5. Kako odrediti „idealno područje” odnosa broja okretaja alata i posmaka
- 6. Broj oštrica alata i režimi rada te utjecaj na trošak alata i profit proizvodnje
- 7. Kako sačuvati životni vijek oštrice alata
- 8. Određivanje parametara koji utječu na životni vijek oštrice alata i na vrijeme obrade
- 9. Dubine glodanja
- 10. Metode određivanja parametara glodanja
- 11. Glodanjem velikim brzinama – visokobrzinska obrada
Pojmovnik
Da bi članak bio što stručniji i kvalitetniji napravljen je ovaj pojmovnik.
Kod korištenja nekih pojmova potrebno je paziti na mjernu jedinicu. Ne može se koristiti naziv “brzina“, ako se nešto odnosi na broj okretaja u minuti, o/min. Po mjernoj jedinici se može vidjeti dali je nešto brzina, udaljenost, okretaji, dubina, širina i slično.
Kako u praksi i literaturi postoji nekoliko termina ili naziva za jedan te isti parametar, ovdje je napravljen jedan pojmovnik s nazivima na hrvatskom i engleskom jeziku. Za jedan te isti parametar koristi se nekoliko različitih naziva, posebno se to odnosi na engleske nazive.
Isto tako u različitoj literaturi i praksi koriste se krivi, odnosno miješaju se nazivi određenog pojma s drugim. Upravo zbog postojanja nekoliko naziva za isti pojam ili krivog razumijevanja nekog pojma. Taj je problem najviše zbog krivog prijevoda naziva s engleskog jezika.
Tako npr. najčešće se miješa posmak stola s brzinom rezanja ili brzinom alata. Alat na glodalici se ne kreće nikakvom brzinom već se okreće okretajima u minuti. A materijal se kreće brzinom u alat.
Nazivi i značenje parametara kod glodanja na hrvatskom jeziku.
- Broj okretaja alata ili broj okretaja vretena glodalice – Naziva se još i brzina vretena ili alata. Mjerna jedinica su okretaji u minuti.
- Posmak stola – koristi se još naziv posmak, ili posmična brzina ili brzina pomaka, pa čak i brzina obratka ili brzina alata. Najprikladniji naziv je posmak stola, jer određuje brzinu kretanja radnog stola stroja i odnosi se na brzinu kretanja radnog stola ili predmeta obrade na stolu. Svi posmaci su brzine i mjerna jedinica je m/min., ili m/s.
- Posmak po zubu glodala – posmak jednog zuba glodala. Računa se ili uzima iz kataloga alata od proizvođača
- Posmak po okretaju – posmak jednog punog okretaja alata od 360 stupnjeva, ovisi o broju zubi glodala.
- Brzina rezanja – parametar koji određuje proizvođač alata za pojedini alat i materijal obrade – često se miješa sa brojem okretaja ili posmakom.
- Dubina rezanja – dijeli se na aksijalnu i radijalnu dubinu rezanja. Ti nazivi se još upotrebljavaju kao širina reza, zahvat ili špan.
- Preporučeno opterećenje strugotine – faktor, koliko oštrica može grabiti materijala
- Faktor stanjivanja strugotine – faktor, sastoji se od aksijalnog i radijalnog faktora stanjivanja strugotine – odnosi se na postizanje optimalnog opterećenja strugotine.
- Količina uklonjenog materijala – količina materijala koji se obradi u jedinici vremena.
Engleski nazivi i oznake.
- Broj okretaja alata – Spindle Speed – S, n
- Brzina rezanja – Cutting Speed – Vc
- Posmak stola – Feed rate, Table Feed – F, Vf
- Promjer alata – Cutter Diameter – D
- Broj zubi glodala – Number of Teeth – Z
- Oblik vrha glodala – Cutter Shape
- Posmak po okretaju alata – Feed per revolution – Fn
- Posmak po zubu alata – Feed per Tooth – Fz
- Radijalna dubina glodanja – The Radial depth of cut – Ae
- Aksijalna dubina glodanja – Axial depth of cut – Ap
- Opterećenje strugotine – Chip Load – CL
- Faktor stanjivanja strugotine – Chip Thinning factors – CTF
- Radijalni faktor stanjivanja strugotine – Radial Chip Thinning Factor – RCTF
- Aksijalni faktor stanjivanja strugotine – Axial Chip Thinning Factor – ACTF
Postoji razlika u oznakama koje se koriste u literaturi među formulama i oznakama parametara koje se koriste u G kodu.
To se najviše odnosi na broj okretaja i posmak stola, pa je tako
- Broj okretaja alata – Spindle Speed —— oznaka u G kodu S
- Posmak stola – Feed rate, Table Feed —— oznaka u G kodu F
Dalje u članku koristiti će se nazivi na hrvatskom jeziku iz ovog pojmovnika, jer su oni najtočniji i najprikladniji.
Parametri kod glodanja – režimi rada
U strojnoj obradi glodanjem prisutan je priličan broj parametara ili režima rada. Ti režimi rada služe za optimiziranje rada svakog alata. Režimi rada ovise opet, o mnogo drugih parametara. Najviše o materijalu alata, materijalu obratka i kvalitete obrađene površine.
Potrebno je odrediti optimalnu vrijednost broja okretaja i posmaka stola svakog alata, kako bi taj određeni alat odradio svoj posao pravilno. U suprotnom ukoliko je broj okretaja i brzina rezanja nepravilna (prevelika ili premala) dolazi ili do loma alata, loše obrađene površine i što je najgore, oštrica alata brzo postaje tupa.
Kao CNC operater ili CNC programer pored poznavanja CNC programiranja i G koda. Potrebno je poznavati režime rada ili parametre alata. Jer bez toga ne možete napraviti niti jedan NC program, ili tehnološki proces rada, ako ne poznajete sposobnosti alata i s kakvim materijalima imate posla.
Zato je ovdje taj dio dosta detaljno objašnjen i opisan s primjerima iz prakse i smjernicama koje koristimo u praksi. A koje su se pokazale dosta dobre i učinkovite u proizvodnom procesu.
Te smjernice nisu generalizacija, i ne treba ih uzimati zdravo za gotovo i voditi se isključivo prema njima. Jer u nekim drugima slučajevima oni ne vrijede. Npr obradi drveta ili stakla, je sasvim druga priča od obrade čelika. Isto tako čelika ima jako veliki broj, pa ispada da je gotovo svaki materijal priča za sebe.
1. Što su parametri kod glodanja ili režimi rada?
Parametri kod glodanja ili režimi rada su specifični podaci koji se odnose na svaki pojedini alat kojeg stroj koristi, a odnose se na performanse i fizikalne sposobnosti alata kod obrade materijala.
Oni daju najbolje uvjete za rad alata prilikom obrade nekog materijala.
Primjerice, to je broj okretaja alata ili recimo dubina glodanja alata u jednom prolazu po konturi.
U strojnoj obradi glodanjem, možemo reći da ima ukupno oko desetak parametara. Popis je naveden u nastavku, neki parametar će biti detaljnije objašnjen (par najvažnijih), a preostali ne toliko.
1.1 parametri kod glodanja
Ovdje je naveden popis svih parametara u strojnoj obradi glodanjem. U literaturama i u praksi postoje manje razlike u oznakama i slovnim simbolima oznaka, a razlike se odnose na klasične strojeve i na CNC glodalice.
| naziv | oznaka | mjerna jedinica |
| brzina rezanja | Vc | m/min. m/s. |
| broj okretaja alata, broj okretaja vretena | n, S | o/min. o/s. |
| posmak stola | Vf, F | m/min. |
| posmak po zubu glodala | Fz | mm/zubu |
| posmak po okretaju glodala | Fn | mm/o |
| dubina rezanja – ukupna dubina rezanja | a | mm |
| radijalna dubina rezanja – širina reza | ae | mm |
| aksijalna dubina rezanja | ap | mm |
| broj zubi glodala | Z | – |
| promjer glodala | D | mm |
| hod alata | l | mm |
| broj prolaza alata | i | – |
Dva glavna parametra alata ili režima rada su broj okretaja alata i posmak stola.
- Broj okretaja alata definira koliko se puta alat u minuti okrete u vretenu stroja.
- Posmak definira brzinu kretanja predmeta obrade u alat.
Tu sada mogu biti neke razlike oko definiranja ovih značenja, a to se odnosi na tipove strojeva. Vertikalna glodalica ima takvu konstrukciju da se predmet obrade uvijek kreće u alat. Jer se stol stroja kreće zajedno s predmetom obrade.
Horizontalna glodalica ne mora imati takvu konstrukciju. Tamo se alat može kretati po predmetu obrade ili oko njega. A sam predmet miruje na stolu ili stroj još može imati mogućnost rotacije predmeta obrade.
Uglavnom, to nije toliko sada važno.
Generalno što je veći broj okretaja, može se zadati i veći posmak i obrnuto.
Mada je ovo sada samo praktična pretpostavka. To još puno ovisi o dubini glodanja. Koliko alat od vrha svoje oštrice ulazi ispod površine predmeta obrade. U jednom prolazu maksimalnu dubina glodanja ograničena je dužinom oštrice (to je onaj dio glodala na kojemu se nalazi oštrica).
Isto tako sam materijal od kojeg je napravljeno glodalo i materijal predmeta obrade utječu na režimi rada koje ćete upotrijebiti. Nije isto ako se obrađuje aluminijska legura, konstrukcijski čelik, ili alatni čelik.
Puno utječu i vibracije, sila stezanja, snaga stroja, kvaliteta oštrice alata.
Alati imaju svoja ograničenja kod strojne obrade. To se najviše odnosi na tvrdoću materijala i radne temperature pod kojim mogu raditi.
1.2 Svrha parametara kod glodanja
Nema puno smisla govoriti o parametrima rada ili režimima rada alata, ukoliko se ne poznaje njihova svrha. Barem ono osnovno. Sama svrha režima rada ujedno predstavlja i cilj, odnosno ciljeve kojima bi trebalo težiti kod izbora režima rada.
Ciljevi kod određivanja režima rada alata su sljedeći:
- sačuvati oštricu alata što je duže moguće
- postići optimalno vrijeme obrade
- postići traženu kvalitetu i hrapavost obrađene površine
Ta tri uvjeta su najvažnija i ako ih uspijete uskladiti sva tri zajedno kako treba. Možete smatrati da ste odradili dobar posao. Jer to nije uvijek lako i potrebno je dosta iskustva u praksi s kojima se može to postići.
Ako pretjerate s jednim, preostala dva vjerojatno previše trpe.
Ako je obrada suviše brza, oštrica se brže zatupljuje i površina postaje lošije obrađena. Ostaje više dodatka za završno glodalo, i teže je „držati” potrebnu mjeru ili kotu u toleranciji odstupanja.
Ako je obrada previše spora. Oštrica se i u tome slučaju suviše tupi jer nepotrebno reže kao na mjestu.
Kroz nastavak članak postaviti ću nekoliko smjernica i metoda za određivanje režima rada najviše tvrdo metalnih glodala za obradu metala, čelika.
1.3 Grupacija parametara rada za pojedine tipove alata
Imamo nekoliko grupacija alata kod glodanja. To su glodala i preostali alati.
Parametri kod glodanja se mogu definirati za više skupina alata. Dvije najveće skupine alata kod glodanja su
- gruba glodala
- fina glodala – za završnu obradu
tu su još najviše korištena:
- svrdla
- strojni ureznici
- ostali alati kao što su zabušivač, skidač srha, upuštač
- glodače, ili planske glave
Posebna kategorija alata su:
- specijalni alati
U nastavku će biti najviše riječi o glodalima.
1.4 o čemu ovise parametri glodanja
Parametri glodanja ovise najviše o:
- tipu i materijalu alata
- materijalu predmeta obrade
- zahtjevima tehnologije obrade
- tipu strojne operacije gruba obrada, fina, završna
Zahtjevi tehnologije obrade u biti najviše određuju o čemu ovise potrebni režimi rada ili parametri.
Ti zahtjevi obrade su sljedeći, najviše:
- kvaliteta obrađene površine
- postizanje potrebnih tolerancija mjera
- vrijeme obrade
Vrijeme obrade je u većini slučajeva manje bitno. Eventualno u velikim serijskim proizvodnja, gdje je potrebno optimizirati cijeli proces i vrijeme rada radi ekonomičnosti., produktivnosti, uštede itd.
Ukoliko su zahtjevi tehnologije opći, odnosno nisu strogo definirani. Parametri alata se određuju na temelju specifičnosti materijala obrade i materijala od kojeg je napravljen alata, odnosno samog alata.
To je slučaj kada strojna obrada nije završna obrada, već je samo proizvodna ili negdje pred kraj procesa proizvodnje. Nakon takve obrade idu završne obrade ako što je brušenje, poliranje ili rezanje erozimatom.
Glavni kriteriji za odabir ili određivanje parametara alata u takvim slučajevima su:
- poznavanje alata i materijala
- uzimanje u obzir preporuka proizvođača alata o režimima rada
- korištenje podatak iz literature – stručni dio
- uzimanje u obzir iskustva u praksi
- uzimanje u obzir novih saznanja i poboljšanja
U većini slučajeva tehnolozi i operateri imaju raspon režima rada pojedinog alata za određeni materijal s kojim rade i za određene strojne operacije.
Više o tome u nastavku.
1.5 Loše odabrani parametri rada
Što se dogodi kada je neki od parametara loše odabran ili svi. Nekada može biti slučaj da je jedan parametar loš, a ostali su dobri. Taj jedan će učiniti štetu, svejedno.
Loše odabrani parametri utječu na najviše ne dvije stavke:
- loše obrađenu površinu
- životni vijek oštrice alata
- lom alata
- financijski trošak
U nizu eksperimenata izvedenih na početku strojne obrade, utvrđeno je da je brzina vretena, odnosno broj okretaja alata najveći faktor koji određuje vijek trajanja alata.
Preveliki broj okretaja stvara višak topline (postoje i drugi načini za stvaranje topline). Višak topline omekša alat i u konačnici alata postaje tup. Ima još nekoliko faktora koji utječu značajno na vijek trajanja alata. Ali, za sada razmislite o brzini vretena koja se u velikoj mjeri odnosi na maksimiziranje vijeka trajanja alata.
Odnos između broja okretaja alata i posmaka.
Broj okretaja pravi posmak i obrnuto.
HSS glodala i stariji strojevi, rade s manjim brojem okretaja i manjim posmacima.
Tvrdometalna glodala mogu ići puno ekstremnije s okretajima i posmacima od običnih HSS glodala i to u prilično tvrdim čelicima (čelicima s dosta ugljika) i sličnim materijalima. Takvi alati su osmišljeni i dizajnirani za takve ekstremnije uvjete rada.
Veliki problem za oštricu je zagrijavanje i toplina. Glodanje vrlo tvrdih čelika nije moguće bez primjene emulzije. Emulzija ima ulogu da podmazuje i hladi. Ali, primarno je da hladi i održava alat na radnoj temperaturi.
Kod obrade takvih materijala, stroj jako puno troši vode iz emulzije. Jer, voda ispari u dodiru s alatom. Zbog toga je potrebno češće kontrolirati emulziju (pravilan omjer vode i ulja) i nadolijevati vode. Jer, voda puno brže isparava od ulja.
U ljetnim mjesecima, na primjeru glodalice srednje veličine potrošnja vode na isparavanje iz cijelog rezervoara emulzije može biti i blizu 100 litara tjedno.
Nazad na režime.
Brzina posmaka je kompromis između maksimiziranja brzine uklanjanja materijala i mogućnosti izdvajanja strugotine iz rezanja, a da se glodalo ne počne štopati.
Stopa uklanjanja materijala, je koliko brzo u kubičnim jedinicama alat proizvodi strugotinu – što brže to bolje za većinu strojara, sve dok ne stvori probleme. Najčešći problem je lom alata ili struganje kada je posmak preveliki. Kada se to dogodi, špena se zaglavi u spirali alata i vrlo brzo se alat lomi.
Slično zna biti kod glodanja slijepih džepova. Ako se špena nakupi i glodalo ju krene mljeti, jer nema kuda.
Isto nije dobro ako je sve presporo. Mali okretaji i mali posmak. To dođe više kao da se oštrice prebrzo tupe, u odnosu na količinu obrađenog materijala. Jer, glodalo s malim brojem okretaja jednom te istom oštricom dodiruje skoro pa istu točku u rezu više od jednog puta. To je rez s jako malim brojem okretaja i s jako malim zahvatom jedne oštrice alata.
Još gore je ako je broj okretaja dobar ili čak preveliki, a mali posmak. Efekt je isti ili još gori. Jer veći okretaji još brže zatupljuju alat. Oštrice se u takvom slučaju brže „tare” na jednoj točki komada, odnosno u rezu. I dolazi do brzog zatupljivanja oštrice. Slično se događa ako pokrenete glodalo s krivim smjerom vrtnje, odmah se zatupi.
Ako je posmak preveliki, a broj okretaja premali. Alat se prebrzo s malim brojem okretaja gura u materijal. Odvaja previše materijala, špena je velika i gruba. Alat ne može dugo s takvim postavkama raditi, dolazi do tupe oštrice, zatim do sve lošije obrađene površine i na kraju puca.
2. Obradivost materijala
Postoji mnogo vrsta materijala koje možemo obrađivati, počevši od materijala kao što je npr. plastika, pa tako i čelik. Manje će se energije potrošiti na obradu nekakvog plastičnog nego čeličnog obratka. Svaki takav materijal ima sam po sebi neka ograničenja koja se odnose na njegovu sposobnost obrađivanja.
Naime, za izradu nekog proizvoda postoji puno metoda i načina obrade, što znači da nije teško napraviti proizvod već je teško napraviti proizvod vrlo visoke kvalitete sa niskim troškovima proizvodnje.
Za termin „obradivost“ postoji više definicija i opisa, a njime se iskazuje lakoća obrade. Obradivost kao jedan od važnijih tehnoloških parametara, nije dana standardom.
To je više kao faktor ili jedno svojstvo materijala koje govori koliko se materijal lako ili teško obrađuje gledajući koliko svaki proces ili operacija obrade je više ili manje isplativa s obzirom na druge troškove.
Tako svojstvo materijala kao obradivost utječe direktno na:
- performanse obrade
- vijek trajanja alata
- vrijeme obrade
- utrošak energije
- kvalitetu obrađene površine
- potrebnu snagu i krutost stroja
- održavanje stroja
Što je materijal lakše obrađivati, svi naredni troškovi če biti manji. Što je materijal teže obrađivati troškovi će biti veći
Npr. konstrukcijski čelik oznake Č.0361, je puno lakše obrađivati nego alatni čelik oznake Č.4850. I jedan i drugi imaju sposobnost obrade odvajanjem strugotine. Samo jedan veću drugi manju.
Konstrukcijski je lakše obradiv i po pitanju produktivnosti i postojanosti oštrice alata. Moguće je obrađivati s većim brzinama a da se oštrica ne podere u jako kratkom vremenu. Ipak, takav materijal i ma i neke druge mane.
Obradivost se može gledati po nekim definiranim kriterijima. Što nam je bitno. U obradi odvajanjem čestica dva najvažnija kriterija koja se najčešće koriste jesu postojanost alata i hrapavost obrađene površine. Zato sam materijal puno utječe na parametre glodanja.
Ako je postojanost alata bitna – duži vijek trajanja alata, onda je materijal obradiv ili ima dobru obradivost ako možemo oštricu alata očuvati dovoljno vremena da nam to dođe kao financijski plus.
Ako je kriterij produktivnost, onda je obradivost materijala dobra ako se može alat agresivnije podesiti sa većim brzinama rezanja.
3. Idealna točka Broja okretaja alata i posmaka
1. Naslov članka opisuje utjecaj broja okretaja alata i posmaka. Kao dva najbitnija parametra obrade glodanjem.
Za to postoji „idealna točka” gdje je to dvoje usklađeno kako treba, za tip alata i materijal obrade. Ta točka je više kao područje, ali nije preveliko područje.
Što je materijal koji obrađujete „gori” za oštricu alata, to je područje manje. Ako je materijal nešto „blaži” imate nešto veće područje i teže je zatupiti odmah alat.
Postoji pojam obradivosti. Stupanja lakoće obrade materijala, u ovome slučaju obrade odvajanjem čestica.
Možete više ili manje profulati u određivanju, ovisno najviše o materijalu predmeta obrade.
U praksi kod režima rada idealno je odrediti za materijale obrade i korištene alate ta „idealna područja”. Kasnije je sve jednostavnije.
Kada se odredi to područje. Može se naknadno optimizirati obrada.
Tu je sad već mnogo ozbiljniji posao. Gdje se gleda svaki alat i svaka sekunda trajanja programa.
Program se može optimizirati u G kodu na redukciji odmaka, referentnih ravnina, ravnina prilaženja, brzine izmjene alata i slično, ovisno i o specifikacijama stroja.
Najbolji i najteži posao je optimizirati režime rada, za brzu i kvalitetnu obradu s dugim vijekom trajanja alata.
To su tri faktora.
- Vrijeme obrade
- Kvaliteta obrađene površine
- Životni vijek alata
Loša vijest je da se sva tri ne mogu u isto vrijeme optimizirati. Jedan uvijek „visi”. Dok dva faktora možete optimizirati do neke maksimalne moguće granice koja je unutar „idealnog područja režima rada”.
Sve ovisi što je primarno. Svakako bi se trebala uzeti u obzir kvaliteta obrađene površine. To opet utječu na vizuru i estetiku proizvoda (bez obzira koja faza proizvodnje bila), utječe i na mjere i tolerancije. I, naravno životni vijek alata. Alati su skupi!
Ostaje kao žrtva vrijeme obrade. Tu imamo nešto dužu obradu i manju produktivnost u jedinici vremena.
2.1 Idealna točka broja okretaja alata i posmaka prema tipu glodala
Stvar još komplicira grubo glodalo.
Potrebno je odvojiti gruba glodala od finih. Gruba glodala su namijenjena za skroz suprotne uvjete rada od finih glodala.
Tako da će u nastavku biti navedeno kada se što odnosi na gruba glodala.
Velika većina teksta u nastavku odnosi se na fina ili završna glodala.
3. Grafikon – nekoliko područja odnosa između broja okretaja i posmaka
Kako imamo odnos između broja okretaja alata i posmaka, možemo definirati nekoliko područja koja su specifična. U svakom područje postoje neke svoje specifičnosti i ovisno što je primarno možete postaviti parametri prema primarnom zahtjevu ili cilju.
1. Premali broj okretaja alata – preveliki posmak
Stvar je ovdje jasna, sa premalim brojem okretaja prebrzo ulazimo alatom u materijal. Uskoro dolazi do loma alata. Zagušimo alat ogromnom špenom.
2. Veliki broj okretaj – veliki posmak
Postavljanje maksimalno mogućeg broja okretaja alata, bez mogućnosti da spalimo oštrice alata prevelikim brojem okretaja i što bržeg ulaska materijala u alat, bez mogućnosti da ga polomimo štopanjem špenom. Ovo je gornja granica gdje sve radi kako treba. Iznad toga odlazi van „idealnog područja”. Doduše, postoje neke iznimke.
3. Idealan broj okretaja – idealan posmak
Opcija najbolja za dugi vijek oštrice alata. Nešto manji broj okretaja alata i nešto manji posmak od maksimalno mogućeg. Posljedica je duža obrada. Ali, zato imamo i dalje kvalitetu obrađene površine koja zadovoljava zahtjeve i duže držimo mjeru, kao i toleranciju mjere. I kao bonus, duže nam traje alat. Ovo je idealno područje i preporučena postavka u veoma velikom broju slučajeva.
4 Veliki broj okretaja – idealan posmakom
Postavka za završnu obradu ili finiš. Povećati ili zadržati broj okretaja alata, ali smanjiti posmak. Olakšava se opterećenje strugotine i povećava kvaliteta obrađene površine (vizualno ljepša površina). Ovdje je glavni posao postići to da ne povećamo previše broj okretaja, a s druge strane smanjimo previše posmak. Jer onda praktički tupimo alat, kao da njime brusimo. Alat se vrti prebrzo, a presporo se kreće u materijal. Stvara se previše topline i to uništava oštricu.
Ovo još nije toliki problem za glodanje jednog završnog prolaza, ali ako promašite postavke režima rada za „high speed” glodanje, alat je ubrzo gotov.
5 Mali broj okretaja – mali posmak
Ova postavka se koristi na klasičnim glodalicama i na starijim CNC strojevima ili starijim glodalicama. Manji broj okretaj i manji posmaci. U takvim slučajevima pretežno se koriste HSS glodala umjesto glodala od tvrdog metala.
Ova postavka vrijedi za gruba tvrdometalna glodala. Takva glodala rade s manjim brojem okretaja i manjim posmacima. Ali glodaju veću količinu materijala u jednom prolazu.
6 Premali broj okretaja alata – premali posmak
Premali broj okretaja i još uz to presporo kretanje materijala u alata. Alat se u takvoj postavci zatupljuje i događa se sličan efekt kao i kod prevelikog broja okretaja, alat se brusi u predmet obrade. Samo ovdje s manjim brojem okretaja.
Neki zaključci su sljedeći:
Preveliki ili premali broj okretaja dovodi do stvaranja viška topline i uništavanja oštrice alata. Preveliki posmak uz mali broj okretaja dovodi do loma alata. Mali posmak uz veliki broj okretaja stvara višak topline i uništava oštricu alata.
4. Kako odrediti „idealno područje” odnosa broja okretaja alata i posmaka
Za CNC program potrebno je za svaki alat odrediti broj okretaja i posmak.
Sve kreće od brzine rezanja. To je osnovni faktor.
Brzina rezanja se još ponegdje naziva i površinska brzina. Brzina rezanja predstavlja brzinu kretanja predmeta obrade (ili samo materijala) u alat.
Posmak je nešto drugo.
S obzirom da postoji više posmaka, nama u CNC programu treba posmak stola.
O konačnom posmaku stola ovisi još nekoliko parametara. Jedan od njih je promjer alata, pa zatim broj oštrica alata, radijalan i aksijalna dubina rezanja. Zbog toga postoje formule koje uzimaju u obzir te podatke, kada se računa posmak.
Brzina rezanja predstavlja brzinu kretanja predmeta u alata, ali bez tih faktora kao što su promjer alata i broj oštrica alata (2,3,4,6 itd). Zato je brzina rezanja, samo matematički pojam. To je čisti faktor, koji određuje proizvođač alata. Za svaki alat prema materijalu koji obrađuje.
Da bi on imao smisla treba mu dodati realne vrijednosti o kojima ovisi konačan posmak stola.
A to su:
- posmak po zubu glodala (ili oštrici glodala)
- broju zubi glodala
- broju okretaja alata u vretenu
Ključna podatak je posmak po zubu glodala
Da bi došli do posmaka po zubu glodala, mogu se koristiti katalozi proizvođača alata, pa u njima pronaći preporučenu vrijednost. Ili, računski putem formula i potrebnih faktora. Konkretno o tome u nastavku.
O promjeru alata i broju oštrica opet ovisi, što će se događati u samom zahvatu oštrice sa materijalom. Drugim, riječima, što će se događati s opterećenjem strugotine, ili špene.
Mjerna jedinica za brzinu rezanja je metar u minuti.
Brzinu rezanja kao što sam već iznad spomenuo, za svaki alat određuje proizvođač. Tu nema puno izbora. Proizvođač navod za određeni alat minimalnu i maksimalnu brzinu rezanja. Generalno, bez puno razmišljanja može se uzeti srednja vrijednost brzine rezanja, odnosno prosjek.
Što je brzina rezanja veća, to se više topline stvara.
Dakle, optimalno je usklađivanje količine topline koju generira određeni alat u obradi određenog materijala sa zahtjevima alata koje daje proizvođač alata. To je najbitniji detalj oko parametara alata kod glodanja.
Reguliranje te topline. Jer višak topline uništava oštricu, alat omekšava. Na kraju imamo alat s kojim više ne možemo ništa, osim nabrusiti ga, ako u međuvremenu ne pukne.
Karbid će podnijeti puno više topline od HSS alata, tako da radi pri većim brzinama.
To je ono što jest i prekoračenje preporuka proizvođača zasigurno će prilično drastično smanjiti vijek trajanja alata, osim za neke vrlo posebne posebne slučajeve glodanja s velikim brzinama HSM (High Speed Machining) slučajeve o kojima biste se trebali brinuti tek kada savladate osnove.
Od materijala najveće brzine rezanja idu za aluminij, aluminijske legure i slične skupine materijala (bakar, mesing). Dok su najmanje za alatne čelike.
Dakle prvi korak je odabrati brzinu rezanja. Ona se ne računa, nego se odabere za određeni materijal.
Sljedeći važan podatak je posmak po zubu glodala. On se isto može izabrati iz kataloga ili izračunati primjenom formula.
Zatim možete koristiti formu za računanje broja okretaja alata.
n = 1000 * Vc / D * 3,14 o/min.
- n – broj okretaja alata
- Vc – brzina rezanja
- D – promjer alata
Formula za praksu nije idealna, ali se pokazuje ispravna. Da dođete do nekog broja okretaja. Broj okretaja ovisi o brzini rezanja i promjeru alata.
Ako je brzina rezanja veća (radi se o nekom materijalu koji se lakše obrađuje glodanjem) i koristite manji promjer alata dobiti ćete nešto veći broj okretaja.
Samim time možete očekivati i veći posmak stola i nešto agresivniju obradu, jer posmak stola ovisi i o broju okretaja alata. Jer, da bi došli do nekog potrebnog posmaka moramo uzeti u obzir broj okretaja. Pa ako su okretaji veći i posmak je veći.
Kao što možete vidjeti iz formule za broj okretaja. Broj okretaja alata ovisi direktno o promjeru alata. Ako u nazivniku razlomka imate manji djelitelj, konačna brojka je veća. I obrnuto.
Znači, veći alati imaju manji broj okretaja, a manji alati veći broj okretaja.
Formula za posmak je sljedeća. Za posmak se uzima broj oštrica glodala i posmak po oštrici glodala.
F = Fz * Z * n m/min.
- F – posmak stola
- Fz – posmak po zubu glodala
- Z – broj zubi glodala
Ovdje se odmah vidi da broj oštrica glodala utječu na posmak. Više oštrica veći posmak. Manje oštrica manji posmak.
Zašto je tako? Manje je opterećenje na strugotinu. Kako ima više zubi ili oštrica, svaka oštrica uzima po malo materijala. Kada jedna oštrica izađe iz zahvata, (izađe jako brzo, bude kratko u rezu) odmah iza nje dolazi druga. I materijal može ići brže u alat. Manja je strugotina – sitnija. Ako je veća aksijalna dubina glodanja (oko 80 – 90% dužine oštrice alata) strugotina je jako duga, a tanka, kao čačkalice.
Fino glodalo s četiri oštrice može ići duplo brže od finog glodala s dvije oštrice, uz sve iste ostale uvjete.
Prema gornjoj formuli za posmak potreban vam je posmak po zubu glodala. Broj okretaja se izračuna lako, broj zubi glodala je uvijek poznat. Ostaje jedino posmak po zubu.
Kao što sam napisao, posmak po zubu možete dobiti iz kataloga, ili ga izračunati. Evo kako se može izračunati posmak po zubu.
Fz = CL * ACTF * RCTF m/min.
Posmak po zubu je umnožak:
- faktora preporučenog uklanjanja strugotine – Recomended Chip Load – CL
- faktora aksijalnog stanjivanja strugotine – Axial chip Thinninf Factor – ACTF
- faktora radijalnog stanjivanja strugotine – Radial chip Thinninf Factor – RCTF
Faktori radijalnog i aksijalnog stanjivanja strugotine daju ukupan faktor stanjivanja strugotine.
CTF = ACTF * RCTF
Pa onda može biti formula i ovako:
Fz = CL * CTF m/min.
Pa, onda i konačan posmak:
F = CL * CTF * Z * n m/min.
Što ti faktori predstavljaju? Predstavljaju količinu materijala koju glodalo reže u zahvatu. I o toj količini ovisi posmak stola.
Što je ta količina manja, materijal može ići brže u alat. Oštrice su kraće vrijeme u rezu, A to znači da se i manje zagrijavaju. Možete imati veće režime rada. Odnosno manje okretaje, a veće posmake.
To je suprotno od uobičajene prakse i pretpostavke. Ukoliko se brže okreće, a sporije ide u materijal ne može mu se niša loše dogoditi. Uvijek veliki okretaji, a mali posmaci rezultiraju prevelikom toplinom i oštrica se uništava.
Određivanje CL – faktora preporučenog uklanjanja strugotine
Ovaj faktor uzimate iz kataloga alata za određeni alat.
Određivanje faktora aksijalnog stanjivanja strugotine
Ovaj faktor ovisi o profilu glodala kojeg koristite. Konkretno odnosi se na oblik i završetak vrhova oštrica glodala. Pa to može biti pravi kut. Neki konus, radijus, ili neki profil. Ako je profilno glodalo.
Za klasična utorna glodala koja imaju „normalne” oštrice od 90 stupnjeva taj faktor je najmanji i on iznosi uvijek 1.
Drugu vrijednost ima ako je oblik vrhova oštrica drugačiji i za svaki tip oštrica ima posebna formula po kojoj se dolazi do tog faktora. To malo komplicira stvar u praksi za profilna glodala.
Računamo da imamo klasično glodalo, pa je taj faktor uvijek u takvom slučaju 1.
Zaključak je da aksijalna dubina glodanja s takvim glodalom nema nikakve učinke na performanse glodanja, niti na konačan posmak stola.
Pa, ako stavite veću ili manju aksijalnu dubinu glodanja. Nećete time očuvati oštricu.
Aksijalna dubina glodanja s takvim alatom određuje samo broj prolaza alata i vrijeme ciklusa obrade. Što je ta dubina veća, vrijeme obrade je kraće. Ako je jako plitka glodalo troši samo vrh oštrice. Zato treba gledati da gdje je moguće koristite maksimalno cijelu dužinu oštrice, radi ravnomjernog korištenja i trošenja oštrice.
Određivanje faktora radijalnog stanjivanja strugotine
Ovaj faktor se odnosi na širinu glodanja, odnosno špana.
Formula je sljedeća.
RCTF = 1 / drugi korijen iz: 1-(1-2*Ae/D)2
- D – promjer alata
- Ae – širina radijalnog reza glodala
Širina radijalnog reza je najviše utjecajan čimbenik na konačan posmak stola. Što je širina radijalnog reza veća, faktor radijalnog reza je manji. Možete vidjeti da je širina reza u formuli u djelitelju. Što je ta brojka veća konačan RCTF je manji.
Odnosno, ako glodalo više uzima po širini. Veći špan, mora ići sporije. U suprotnome, ako ta širina reze ne prati broj okretaja, glodalo može puknuti. S premalim brojem okretaj, ulazi prebrzo u preveliku količinu materijala. Osim toga, javlja se i štopanje oštrica, posebno ako je neki dublji a uži utor u pitanju.
Širina radijalnog reza se određuje proizvoljno. I to je podatak nad kojim imate potpunu slobodu da forsirate alat. Obično se određuje kao postotak promjera glodala. I ide u iznosima:
- manje od 5%
- 5%
- 10%
- 15%
- 20%
- .
- .
- 50%
- .
- .
- 100%
Npr. ako imamo tvrdometalno glodalo promjera 16mm, uzeti ćemo da nam širina radijalnog reza bude 5%, to je 0,8mm
Ako uzmemo da je 15% , to je već 2,4 mm, prilično dosta i RCTF mora biti 3x manji.
S tim podatkom računate RCTF, prema formuli iznad.
Kada imamo sve te podatke može se izračunati konačan faktor stanjivanja strugotine
CTF = ACTF x RCTF
I zatim posmak po zubu.
Fz = CL x CTF
I na kraju posmak stola.
Vf = Fz x Z x n
- Fz – posmak po zubu
- Z – broj zubi glodala
- n – broj okretaja glodala
Kada ste odredili broj okretaja i posmak stola imate matematički „idealno područje” rada tog alata za određeni materijal.
Doduše ovdje su korištene formule. Softveri mogu uzeti u obzir ciše parametara i faktora. Jedan od njih je G Wizard.
Sad se može još dodatno optimizirati to područje rada, prema manje ili više agresivnoj obradi. Ovisno što je primarni cilj. Kraće vrijeme obrade, bolja obrađena površina, ili duži životni vijek alata i postojanost oštrice.
Broj okretaja, prvenstveno ovisi o brzini rezanja, a limitiran je promjerom alata.
Broj okretaj se može mijenjati, promjenom brzine rezanja. Brzina rezanja uvijek ima svoje područje od neke minimalne, do maksimalne.
Ako povećate brzinu rezanja možete povećati i posmak. Jer broj okretaja utječe na posmak.
Utjecajnija promjena se događa promjenom širine reza. Radijalna širina reza utječe na faktora radijalnog stanjivanja strugotine. Veća širina reza daje manji faktor radijalnog stanjivanja strugotine, i Samim time manji posmak stola.
Zbog toga dva najveća čimbenika koji utječu na životni vijek alata su brzina rezanja i faktor radijalnog stanjivanja strugotine.
Za duži vijek alata i optimalno vrijeme obrade potrebno je odrediti optimalan omjer broja okretaja s posmakom stola.
5. Broj oštrica alata i režimi rada i utjecaj na trošak alata i profit proizvodnje
Kao što se vidi iz formule za posmak. Sam posmak ovisi o broju oštrica glodala. Više oštrica, brži posmak, brže glodanje, kraće vrijeme obrade, više oštrica bolja kvaliteta obrađene površine. Više proizvedenih proizvoda – veća produktivnost. Više profita.
Glodala s više oštrica su najbolji, a ujedno i najjeftiniji način kako ubrzati obradu. Mnogi vlasnici u proizvodnji ovo ne znaju!
Dali se isplati bolje uložiti u još jedan novi CNC stroj pa tako ubrzati, ili optimizirati proces boljim i bržim alatima? Za još jedan stroj treba i još jedan zaposleni – dodatni trošak.
Više oštrica je posebno isplativo za obradu na tvrđim materijalima. Tamo je već ionako brzina rezanja ograničenja. Nije nešto velika. Jedino mjesto kako još dodatno ubrzati je više oštrica na alatu. Uz to tvrđi materijali nisu kao aluminij i nemaju problema sa lijepljenjem špene. Dvije muhe jednim udarcem.
Inox je problematičan za obradu odvajanjem čestica. Gnječi se. Tamo je pristup s manje broja oštrica. Slično kao aluminij.
Ovdje se vidi da režimi glodanja ili parametri glodanja, nisu samo podešavanje alata da ne pukne, ili da se ne zatupi. Već sam izbor alata utječe puno na trošak.
Alati su značajan trošak. Ako koristite krive alate, oni su vam često nedovoljno isplativi.
Ako malo bolje poznajete ove detalje. Možete uštedjeti novac kupujući ono što vam treba, i za što vam treba.
6 Kako sačuvati životni vijek oštrice alata
Treba imati na umu ono što uništava alat. To je prvenstveno prevelika toplina. Toplina se stvara prevelikim ili premalim brojem okretaja. Ili prevelikim ili premalim posmakom.
Pitanje je koliko je malo premalo. Ili koliko je puno previše?
To je prilično teško otkriti.
U 4. naslovu opisano je detaljno određivanje broja okretaja i posmaka stola. Na taj način dobijete vrijednosti koji još mogu naknadno varirati.
Problem je što priručnici i formule znaju dati krive vrijednosti. Ili najčešće prevelike. Formule same po sebi ne mogu uzeti u obzir mnoge čimbenike koji ulaze u konačan rezultata. A naš krajnji cilj kod parametara glodanja je postići dvoje od ona tri parametra.
- kvalitetu površine
- vrijeme obrade
- životni vijek oštrice alata
Očigledno, može biti problem, ako vam je broj okretaja preveliki, značajno. Od posmaka. Tu će se sigurno previše oštrice tariti u materijal i eto dodatnog zagrijavanja.
Zato je dobro uvijek imati na umu te čimbenike koji utječu na performanse alata i razumjeti što se dešava iza tih brojeva.
Zbog toga je važno prije svega pripaziti na broj okretaja alata. Broj okretaja varira od brzine rezanja. Brzina rezanja, opet veoma varira. Npr. može biti za neki materijal od 120 – 160.
Pokušajte raditi s najmanjom vrijednosti i najvećom. Razlike će na alat sigurno biti.
Ako ciljamo primarno na životni vijek oštrice alata, onda u obzir možemo uzeti još jedan sekundarni cilj, a to je kvalitetu obrađene površine.
Na kvalitetnu obrađene površine utječe:
- broj okretaja
- posmak stola
- broj oštrica
- radijalan dubina rezanja
- Utječe još i stanje oštrice alata. Pretpostavka je da se radi o sasvim novom alatu.
Još jedan važan čimbenik je aksijalno trošenje oštrice alata. To se događa kada je alat više u zahvatu vrhom oštrice nego cijelom dužinom oštrice. Pa je mjera po visini blago konusna (razlika nekoliko stotinki milimetra, koja je bitna za mjere s tolerancijama).
Životni vijek oštrice postižete pravilnim odabirom broja okretaja alata i posmaka. Zatim određivanje optimalne radijalne dubine glodanja i opterećenja strugotine.
Aksijalna dubina glodanja nema toliko utjecaja na životni vijek klasičnog utornog alata s vrhovima oštrica od 90 stupnjeva kao radijalna dubina glodanja.
7 Određivanje parametara koji utječu na životni vijek oštrice alata i na vrijeme obrade
U obzir je važno uzeti smjer glodanja.
Smjer može biti istosmjeran i protusmjeran.
Kada odredite parametre glodanja, broj okretaja i posmak glodala neće imati isti učinak na trajanje alata ukoliko alat reže u istosmjernom ili protusmjernom glodanju.
Tijekom čitavog procesa glodanja, sila rezanja jedan je od najvažnijih faktora, pa je učinkovit i precizan model sile za rezanje ključan za odabir parametara strojne obrade, kao što su posmak stola i broj okretaja vretena.
Kod protusmjernog glodanja predmet obrade kreće se kontra smjeru vrtnje alata. Tu je strugotina na početku reza jako tanka, a na završetku reza jako debela. Na kraju reza je mnogo veće opterećenje nego na početku, i ako je predmet obrade tako stegnut da ga glodalo u takvom smjeru glodanja može izvući van iz stege, to se može lako dogoditi ukoliko je loše stegnuto ili u jednom trenutku sila stezanja bude premala.
Kod istosmjernog glodanja i alat i komad se kreću u istom smjeru. Ovdje je obrnuta priča sa zahvatom. Na početku oštrica uzima puno materijala, a na kraju reza najmanje. I alat nema tendenciju da izvuče komad iz stege, nego ga još dodatno pritišće. Obrada i obrađena površina je zbog tanjeg reza na izlazi iz materijala i kvalitetnija.
Dubina glodanja isto utječe na životni vijek oštrice alata
Tu postoje kao što je već navedeno dvije dubine.
- aksijalna
- radijalna
Aksijalna (Ap) je u smjeru simetrale glodala. To je dubina paralelna s glodalom. Ta je dubina ustvari prava dubina glodanja. Jer definira koliko glodalo duboko ulazi u materijal, aksijalno.
Radijalna (Ae) dubina određuje koliko glodalo duboko ulazi u materijal, ali bočno, odnosno radijalno.
Tu postoji pojam – radijalno stanjivanje strugotine. Ono ima veze s radijalnom dubinom glodanja.
Radijalno stanjivanje strugotine događa se kada je radijalna dubina glodanja manja od radijusa alata. Ili isto tako ukoliko geometrija oštrice alata nije 90 stupnjeva, nego manja (ako se radi o kuglastom glodalu ili slično).
Radijalno stanjivanje strugotine
U zahvatu alata s materijalom, debljina strugotine varira između točke ulaza (A) i izlazne točke (C). U točki (C), debljina je uvijek nula. Kada je radijalna dubina rezanja (Ae) veća od polumjera glodala – alata, debljina strugotine počinje s određenom vrijednošću.
Postupno raste i doseže najveću debljinu u središtu glodala, točka (B). U ovom trenutku, maksimalna debljina strugotine jednaka je zahvatu po zubu. Nakon toga, debljina strugotine postupno se smanjuje dok ne dosegne nulu na izlaznoj točki (C).
– Kada je Ae >= R (radijusu glodala), maksimalna debljina strugotine je konstantna i jednaka je posmaku po zubu.
– Kada je Ae<R, maksimalna debljina strugotine ovisi o radijalnoj dubini rezanja (Ae) i uvijek će biti manja od posmaka po zubu.
FENOMEN SMANJENJA MAKSIMALNE DEBLJINE strugotine U ODNOSU NA POSMAK PO ZUBU ZOVE SE STANJIVANJE strugotine.
KADA JE TAKVO SMANJENJE REZULTAT RADIJALNE DUBINE REZA, TO SE NAZIVA RADIJALNO STANJIVANJE STRUGOTINE.
Radijalno stanjivanje strugotine daje različitu debljinu strugotine i stvara se različito opterećenje strugotine. Opterećenje strugotine (maksimalna debljina strugotine) jedan je od najvažnijih parametara za postizanje produktivnog i pouzdanog reza.
Učinkovito rezanje će se postići samo kada je opterećenje strugotine u ispravnom rasponu prikladnom za određeni alat. Najbolja praksa je da ga nabavite iz kataloga proizvođača alata.
Zašto je ovo važno. Isto kao i kod posmaka ili broja okretaja. Ako su loši stvaraju probleme i to utječe na vijeka trajanja oštrice alata.
Isto je tako i ovdje. Opterećenje strugotine (maksimalna debljina strugotine) ukoliko je premalo može stvoriti slabe performanse zbog trljanja oštrice u materijal. Događa se sličan efekt kao i kod premalog posmaka, a prevelikog broja okretaja. (Što zna biti česta greška), jer ljudi misle – ako se brže vrti, a sporije ide u materijal, ne može mu se nešto strašno dogoditi. Ima smisla, ali to vas prevari jako lako. Jer se tako oštrica na neki način „brusi” u materijalu. I čim ima brušenja, tu je i višak topline.
Oštrica se okrene za jedan puni krug. I kada ide drugi krug, opet ista ta oštrica dotiče materijal na istome mjestu. Jer se oštrica prebrzo okreće, a materijal presporo kreće u alat. Na taj način glodalo radi 2x više rezova nego što je potrebno.
Time mu odmah smanjujete životni vijek za duplo. Odnosno s njime napravite duplo manje nego što može s ispravnim postavkama.
S druge strane, ako je opterećenje strugotine preveliko. Previše alat uzima materijala. Preopterećenje je veliko i time ga forsirate više nego što može i lako dolazi do pucanja.
8. Dubine glodanja
Kod glodanja imamo dvije dubine. Dubina glodanja je dvodimenzionalna. Jer je glodalo u zahvatu sa svoje dvije dimenzije. Sa dubinom i širinom.
Aksijalna dubina rezanja – dubina u smjeru simetrale glodala, možemo reći prava dubina glodanja
Radijalna dubina rezanja – dubina okomita na simetralu glodala, možemo reći da je to širina glodanja. Negdje se još naziva širina glodanja ili zahvat glodala.
Dva su parametra međusobno povezana i pronalaženje najbolje vrijednosti za svaki od njih je bitan. Omjer između njih je ključan za postizanje uravnoteženog procesa glodanja (produktivnost, siguran proces i vijek trajanja alata).
Ako imamo dobar posmak i dobar broj okretaja alata za određeni materijal, a krive dubine glodanja. Opet radimo štetu alatu.
9. Metode određivanja parametara glodanja
Metoda s kojima se određuju režimi rada ima nekoliko. One se mogu dijeliti na teoretske metode i iskustvene metode. Teoretske metode se oslanjaju na empirijske formule za izračun parametara i na upotrebu preporuka od proizvođača alata. Neke od metoda su sljedeće:
- Proračunske tablice
- Strojarski priručnici
- CAM programi
- Po zvuk rada alata
- Primjenom kataloga alata
- Primjenom kalkulatora i softvera
Svaki ozbiljni proizvođač alata u strojnoj obradi ima za svoje alate kataloge i popratnu literaturu u kojoj se nalaze preporuke i vrijednosti režima rada za određeni alat i za upotrebu na određenom materijalu.
Zato je dobro znati da se režimi rada ili parametri rada uvijek određuju za taj i taj tip alata u odnosu na materijal koji će alat obrađivati.
Iskustvene metode su često upotreba teoretskih i saznanja iz prakse (iskustva) i one su mnogo djelotvornije i učinkovitije neko primjena samo teoretske metode.
Ja ću sada u nastavku navesti teoretsku metodu i načine određivanja režima rada u praksi kod obrade metala.
U praksi se mogu koristit razni software-i koji su razvijeni od strane pojedinaca ili tvrtki u branši CNC obrade. To je dobro jer se može veoma lako i brzo doći do različitih preporučenih vrijednosti i na taj način brzo testirati kako se alat ponaša u pojedinim postavkama parametara.
Na taj način se puno brže i bolje stječe iskustvo i osjećaj što može s čime i kako.
Ja ču u nastavku navesti nekoliko takvih alata, pa ću ocijeniti svaki koji je vrijedan pažnje, a koji ne toliko.
9.1 Teoretska metoda određivanja parametara alata – upotreba formula za izračun
Osnovni način s kojim možete odrediti režimi rada, su primjena formula. Formule su jednostavne i mogu se lako koristiti u praksi.
Nedostatak je što je to dosta generalno. Jer u praksi osim promjera alata, morate uzeti u obzir dali se radi o grubom glodali uli finom glodalu.
Za gruba glodala režimi imaju manje vrijednosti, dok kod završne obrade veće vrijednosti.
Broj okretaja alata definira koliko se puta alat u minuti okrete u vretenu. Posmak definira brzinu kretanja predmeta obrade u alat.
Generalno što je veći broj okretaja, može se zadati i veći posmak i obrnuto.
Tu još puno ovisi o dubini glodanja. Koliko alat od vrha svoje oštrice ulazi ispod površine predmeta obrade. U jednom prolazu maksimalnu dubina glodanja ograničena je dužinom oštrice (to je onaj dio glodala na kojemu se nalazi oštrica).
Isto tako sam materijal od kojeg je napravljeno glodala i materijal predmeta obrade utječu na režimi rada koje ćete upotrijebiti. Nije isto ako se obrađuje aluminijska legura, konstrukcijski čelik, ili alatni čelik.
Alati imaju svoja ograničenja kod strojne obrade. To se najviše odnosi na tvrdoću materijala i radne temperature pod kojim mogu raditi.
9.1.1 Broj okretaja alata – S (speed)
Jedan od parametara rada kod glodanja je svakako broj okretaja alata. Kod glodalice se alati okreću u radnom vretenu. Barem je tako u većini konstrukcija stroja. I tu sad treba odrediti s kojim brojem okretaja se koji alat može vrtjeti, a da radi ispravno. Da mu broj okretaja nije ni prevelik ni premali.
Simbol ili oznaka u G kodu je veliko slovo S.
Formula je sljedeća:
n = Vc*1000 / D*3,14
Broj okretaja alata se izračuna na temelju poznavanja brzine rezanja i promjera alata.
9.1.2 Brzina rezanja – Vc
Pravilan izbor brzine rezanja ovisi o:
- materijalu predmeta obrade i materijalu alata
- traženim tolerancijama i točnosti mjera
- definiranoj hrapavosti obrađene površine
- hlađenju i podmazivanju alata
- vrsti obrade
- snazi stroja
- aksijalnoj dubini (ap) i radijalnoj dubini (ae)
Brzina rezanja se uzima iz kataloga proizvođača alata za određeni alat i materijal obrade. Brzina rezanja se naknadno može izračunati iz iste formule za računanje broja okretaja alata. No, da bi izračunali broj okretaja alata, moramo imati brzinu rezanja, a ona se uzima iz kataloga alata.
9.1.3 Posmak stola – F (feed)
Posmak stola je kod glodanja brzina kojom se predmet obrade kreće u alat.
Što je veća vrijednost zadanog posmaka, obradak se brže kreće u alat. Hrapavost površine, sile na zubima alata, te presjek odvojenih čestica povećavaju se porastom posmaka. Kod završne ili fine obrade finim glodalima koriste se manji posmaci. Dok kod high speed obrade veći posmaci. Gruba glodala obično imaju u radu manji broj okretaja i manje posmake, ali veće dubine i širine glodanja.
Simbol ili oznaka u G kodu je slovo F. Mjerna jedinica je mm/min.
Ukupno su definirana tri posmaka:
- posmak na jedan zub alata Fz – brzina kojom se materijal kreće u alat pri okretaju alata za jedan njegov zub.
- posmak na jedan okretaj alata Fn – brzina kojom se materijal kreće u alat pri jednom punom okretaju alata.
- posmak stola Vf – Brzina kretanja materijala u alat.
- Posmak po zubu glodala
Fz=CL*RCFT*ACTF m/min.
2. Posmak po okretaju glodala
Fn=Fz*Z m/min.
3. Posmak stola
F=Fz*n*Z m/min.
9.1.4 dubina rezanja – a (ae, ap)
Dubina rezanja je vrijednost koja definira količinu materijala koju glodalo po jednom prolazu obradi. Dubina rezanja zavisi isto opet, od materijala obrade, alata i kvaliteti obrađene površine. Može još i vremenu obrade.
Dubina rezanja je obično maksimalna koliko iznosi i promjer glodala. Pa, ako je promjer glodalo 10 mm, onda je maksimalna dubina glodanja isto 10 mm, po jednom prolazu glodala. Ovo je prilično teoretska teza i ne treba se striktno držanje toga.
Dubina glodanja najviše ovisi o španu, odnosno o širini glodanja. Koliko iznosi širina zahvata glodala u jednom prolazu. Što je ta širina manja, odnosno taj špan, je što manji, Npr. svega nekoliko desetinki milimetra. 0,2 mm. Onda dubina glodanja može biti i puno veća.
Dubina glodanja može biti i veća od dužine oštrice na glodalu. Jedino u tome slučaju promjer oštrice mora biti nešto malo veći od promjera glodala na djelu gdje se drži u prihvatu.
9.1.5 širina rezanja ae – bočni rez glodala
Širina rezanja je količina materijala kojeg glodala reže u jednom prolazu, bočno. Još se može definirati kao dubina rezanja okomito na os glodala, odnosno to je radijalna dubina rezanja.
Koliko će iznositi širina glodanja ovisi i o dubini glodanja. Širina ovisi i o tipu glodala, grubo ili fino glodalo. Kao i promjeru glodala. Glodala većeg promjer mogu imati veći bočni rez, dok ona manjeg promjera manji.
Širina rezanja se još u praksi naziva i širina zahvata, i ona može biti određena postotkom promjera glodala. Pa npr. ako se ragi o grubom glodalu promjera 16mm, širina njegovog zahvata može biti oko 1/3 promjera, ili 35%.
Dubina glodanja, zajedno sa širinom glodanja je direktno povezana. I ako povećate jednu vrijednost, obično se druga mora smanjiti.
9.1.6 broj prolaza glodala – i
Broj prolaza glodala je parametar koji nije toliko značajan.
On definira koliko glodalo napraviti prolaza u nekoj operaciji ili zahvatu. Što je širina rezanja veća, broj prolaza je manji. Isto tako i u slučaju dubine. Veća dubina smanjuje broj prolaza glodala i skraćuje vrijeme trajanja same obrade.
9.2 Određivanje parametara glodanja u praksi
U praksi je stvar malo drugačija. Režimi rada određuju se na temelju iskustva i preporuci proizvođača alata za svaki pojedini alata i materijal obrade.
Važno je napomenuti da režimi rada ovise o jednom važnom detalju, a to je stanje oštrice alata. Ako je glodalo tupo, preporučeni režimi rada neće odgovarati. Općenito s takvim alatima ne treba raditi, jer je velika vjerojatnost da će puknuti.
Zato je važno prije upotrebe glodala vidjeti kakva mu je oštrica, ako je previše tupo treba ga zamijeniti. Ako nije idealno oštro, ali još može poslužiti a neke grube zahvate, može se koristiti s nešto manjih režimima rada.
Za završnu obradu i fino glodanje, najbolje je koristiti oštra ili sasvim nova glodala.
U praksi kada se radi s jednom garniturom alata i obrađuje se svega nekoliko različitih materijala. Onda je potrebno na neki način jednom odrediti odgovarajuće parametre za svaki alat i za svaki materijal obrade i ti se parametri mogu dalje koristiti, uz neke potrebne prilagodbe, ovisno od slučaja do slučaja.
Parametri alata mogu se izračunati primjenom formula, gore opisanih. I korištenjem kataloga proizvođača alata.
Dva parametra koje je potrebno unijeti u NC program je broj okretaja alata (ili radnog vretena) i posmak stola. Dubina rezanja i širina reza određujete kao programer ili operater i te vrijednosti se razlikuju najviše po tipu alata, promjeru alata i materijalu obrade. Detaljnije i tome je opisano u poglavljima iznad.
Broj okretaja vretena izračunaju se uzimajući u obzir promjer alata i brzinu rezanja. Brzina rezanja se može dobiti od proizvođača iz kataloga. Formula za broj okretaja je u poglavlju 4.
Kada imate broj okretaja možete izračunati posmak stola. Za posmak je potrebno znati posmak po oštrici. Te vrijednosti se nalaze isto u katalozima proizvođača alata, ili ih računate prema formuli u poglavlju 4.
10. Glodanje velikom brzinom – Visokobrzinska obrada
Prilikom uporabe visokih brzina potrebni su odgovarajući strojevi koji sadrže visoku krutost i stvaranje jako malih vibracija u obradi, te rezni alati od materijala koji su postojani pri visokim temperaturama prilikom rezanja. Isto tako takvi alati ne podnose vibracije ili trešnju. Jer su u sastavu proizvedeni od takvih materijala koji ne podnose vibracije. Vibracije ih dodatno uništavaju, što na kraju dovodi do kraćeg vijeka trajanje oštrice alata.
Npr. tvrdometalno glodalo duže, a manjeg promjera veoma lako puca prilikom pada na betonski pod zbog krhkosti.
U posljednjih dvadesetak godina visokobrzinska obrada postala je među važnijim tehnologiji kada se govori o obradi odvajanjem.
Za takvu obradu koriste se tvrdometalna fina glodala sa 4 ili više oštrica.
Glavne karakteristike takve obrade su:
- veliki broj okretaja vretena ili alata
- veliki posmak stola
- kratko vrijeme ciklusa
- veća produktivnost
Vjerojatno najveća prednost same visokobrzinske obrade očitava se u smanjenju troškova i vremena obrade, što samim time povećava produktivnost.
Neki američki studiji kao što su Vaughn & Peterson 1958-e godine i Recht 1964-e godine, su izjavili da produktivnost dramatično raste te je moguće očekivati pad cijena proizvoda ukoliko se riješe problemi trošenja alata, strojeva te vibracija.
Neka od specifičnosti je i veća količina odvojenog materijala u jedinici vremena. Tu je i bolja iskoristivost alata.
Glavni problem ove obrade je pad postojanosti samog reznog alata. Iz tog razloga ovdje je još važnije odrediti pravilno režime rada u takvim situacijama.
Do pada postojanosti dolazi zbog rasta temperature s porastom brzine rezanja na sučelju reznog alata, približavajući se tako temperaturi taljenja samog materijala. Dakle, zbog rada reznog alata pri visokim temperaturama automatski mu je smanjen vijek izdržljivosti odnosno trajanja. A, sam obradak je zbog odvođenja topline od rezanja, prilično hladan.
Ovisno koliko je dugo alat u zahvatu i kakve su brzine, moguća je obrada na suho bez rashladnih tekućina. To je moguće izvesti za glodalo koje radi završni ili fini prolaz na konturi. Tu su okretaji i posmaci, a i količine odvojenog materijala manje i glodalo ne stvara temperaturu koja mu uništava oštricu. A, s druge strane lakše je održavati potrebnu mjeru. Jer glodalo manje klizi, a više reže na suho. Emulzija ima prvenstveno ulogu da hladi, ali i da podmazuje, zbog ulja. To ulje smanjuje sposobnost rezanja oštrice na neki način, jer smanjuje i trenje.
Ipak, pri većim brzinama i posebno okretajima u dužim zahvatima jednog alata, potreba je rashladna tekućina – emulzija.
