Studijní text [pdf] - E-learningové prvky pro podporu výuky ...

Současná teorie obrábění
Výše uvedené efekty lze zdůvodnit mimo jiné taky tím, že je posuvová rychlost již srovnatelná
s řeznou rychlostí v c , což způsobuje zvýšenou reakci plasticky se deformujícího materiálu i ve
směru posuvové rychlosti v f .
Také se sníží plocha kontaktní zóny a omezí sekundární nárůst teploty třísky třením v kontaktní
zóně. Do nástroje se přenáší minimální množství tepla, protože naprostá většina vygenerovaného tepla
odchází s třískou. Třecí síla F r mezi dvěma relativně k sobě se pohybujícími elementy je pro
stacionární stav popsána zákonem
F = µ .
[N]. (2.2.13)
r
F n
Koeficient tření μ je přitom přijímán jako konstantní veličina. Pro vysokorychlostní třískové
obrábění tento předpoklad neplatí, protože koeficient μ nezůstává konstantní 1 , ale se stoupající řeznou
rychlostí klesá.
Na spodní straně třísky může v extrémních případech docházet k vytváření tekuté vrstvy, tedy
k dosažení teploty tavení obráběného materiálu. Tím je tření na čelní ploše nože redukováno, proto
ubývá pěchování třísky a přirůstá zakřivení třísky 1 .
Úbytek pěchování třísky vede k přírůstku úhlu kluzu (úhlu střihu, jak uvádí literatura 1 ), a tím
k redukování přetvárné práce. Utvářející se tříska „zčervená“ (obr. 2.2.3) a následně sníží svou
přítlačnou sílu F n na čelo nástroje 9 . Tento děj nastává i při obrábění kalené oceli, kde takto zahřátá
tříska rovněž změkne.
Třecí síla, ale i celkový řezný odpor poklesne, zvětší se úhel smykové roviny, ztenčí se průřez
třísky, a tím se zvýší rychlost odchodu v t z kontaktní zóny. Plocha kontaktní zóny se naopak sníží,
čímž se omezí sekundární nárůst teploty třísky třením v kontaktní zóně.
Do nástroje, ale i obrobku se za těchto podmínek přenáší minimální množství tepla, protože
převážná většina vygenerovaného tepla „odchází s třískou“.
Tento popsaný děj způsobuje, že se, i přes celkově značný nárůst uvolněného tepla během
procesu, omezí působení nežádoucích difusních mechanizmů i mechanického vymílání čela. Vysoká
kvalita řezné hrany (jemnozrnná struktura) „HSC“ nástrojů a důmyslné povlakování jejich povrchů
zvyšují odolnost čela i celého břitu proti abrazivnímu i difusnímu opotřebení. Podíl přestupu
procesního tepla do nástroje se ještě více snižuje z důvodu jeho napovlakování, které v tomto případě
také plní funkci tepelně izolační vrstvy.
Růst teploty řezné části nástroje se po dosažení určité řezné rychlosti zpomaluje. Při obrábění
hliníku dosahuje teplota svého maxima okolo 600 0 C, u bronzu 1000 0 C, v případě šedé litiny kolem
1300 0 C a u oceli 1500 0 C. Následné zvyšování řezné rychlosti nevede k zvláště výraznému
zrychlování procesu opotřebení nástroje, vede však k výraznému zkracování strojního času obrábění.
Vyšší teplota třísky je tedy pozitivním faktorem a principiálním zdrojem příznivých efektů
vysokorychlostního třískového obrábění. Chlazení „místa obrábění“, tak jak ho známe z klasické
(konvenční) technologie, zde není zpravidla nutné a mnohdy ani žádoucí, poněvadž by bránilo
dosažení „vysokorychlostního režimu“. Z hlediska zvýšené citlivosti supertvrdých řezných materiálů
na tepelné šoky není kapalinové chlazení mnohdy ani přípustné. V případě nepřerušovaného obrábění
keramických a jiných supertvrdých materiálů může být potřebná teplota dosažena laserovým
předehříváním obráběného materiálu 9 , a to těsně před jeho vstupem do primární zóny střihu.
159