IndustriTeknologi Drejning Maskintilpassede skæredata

Transkript

1 Dette afsnit vil belyse bearbejdningsdata for drejning og specielt berøre "drejbarhedstallet" (bearbejdelighed), som fastlægges gennem nogle normerede drejbarhedsprøver. Drejbarhedstallene indtegnes i specielle diagrammer, som danner grundlag for beregning af skæredataunderlaget. Disse specielle diagrammer anvendes til bestemmelse af skæredata samt effektbehov. Drejbarhedstallet gælder for drejning med hårdmetal (HM) og for drejning med hurtigstål (HSS). Ved drejning med HM anvendes bogstaverne DDHM og for HSS anvendes bogstaverne DDHS. DDHM betyder drejbarhed ved drejning med hårdmetal. DDHS betyder drejbarhed ved drejning med hurtigstål. Formålet med et drejbarhedstal er at angive en værdi for, hvilken nedslidende egenskab et bestemt standardiseret materiale har på det skærende værktøj. Ved drejbarhedsprøven har man valgt en bestemt kvalitet af hårdmetal og hurtigstål. Drejbarhedstallet viser en grundværdi til fastlæggelse af hensigtsmæssige skæredata for et bestemt materiale. De normerede drejbarhedsprøver, som er laboratorieprøve og produktionstilpasset, viser et drejbarhedstal for et bestemt materiale. Ved afprøvningen er det forudbestemt, hvilken drejebænke, skærende værktøjer og emnemateriale der skal anvendes samt værktøjets geometri og skæredataunderlag. For emnematerialet findes der, ud over de metallurgiske krav, bestemmelser for opspændingsforhold, stabilitet, emnedimensionering og emnets overfladebeskaffenhed, hvor et forholdstal på højst 10 er tilladt. Forholdstallet udtrykker forholdet mellem emnets længde og diameter. Ved afprøvningen skal der anvendes en stabil drejebænk med en kraftig hovedmotor og en trinløs variabel omdrejningsvælger. De skærplatter, som anvendes ved afprøvningen, er specielt fremstillede for i størst mulig udstrækning at eliminere eventuelle variationer fra den normale fremstillingsproces. Plattekvaliteten, der anvendes ved drejning med hårdmetal, er normalt P30. For rustfrit stål anvendes P40 eller anden tilsvarende hårdmetalkvalitet. Hurtigstålen udføres med en hurtigstålskvalitet, der er koboltlegeret. 1

2 y = 6 Normerede skærgeometrier Ved prøvningen bliver der anvendt de normerede skærgeometrier, som er anvist i tabellen nedenfor. P30 P40 HSS κ = 75 α = 6 r = 1,2 m Indstillingsvinkel κ Spånvinkel y Frigangsvinkel α Næseradius r Skærgeometri ,2 mm ,2 mm Normerede skæredata Ved prøvningen bliver der anvendt følgende normerede skæredata: Spåndybde = 2,5 mm ,2 mm a p κ f Skæredatastørrelser r Med en spåndybde på 2,5 mm opnås der en tilstrækkelig stor indgrebsdybde til måling af værktøjsslitagen og næsten ingen påvirkning af næseradien. Den dataværdi, der ændres under afprøvningen, er skærehastigheden. Der anvendes ikke køling ved drejning med hårdmetal. Der anvendes rigeligt med køling ved drejning med hurtigstål. Ved prøvningen undersøges emnematerialets slidende egenskaber på det skærende værktøj. De forslidningstyper, der normalt fremkommer på hårdmetalværktøjet, er kraterslitage og fasslitage. Kraterslitage opstår på skærets spånflade. Fasslitage opstår på skærets frigangsflade. Det er hovedsageligt fasslitagen, der undersøges under prøvningen. Under de normerede betingelser og med relevante skærehastigheder kan man udføre en fasslitageundersøgelse, ved at man afbryder drejningen på bestemte tidsintervaller. Derefter måles middelfasslitage under mikroskop. Prøven fortsættes, indtil en middelfas på 0,3 mm fremkommer. 2

3 På tilsvarende måde findes drejbarhedstallet DDHS for hurtigstål. ISO P30 Indgrebstid, min Middelfasslitage, mm 0,09 0,13 0,16 0,18 0,20 0,21 0,23 0,26 0,30 0,34 Slitageprøve i kulstofstål SS 1650/72 med en skærehastighed på 170 m/min. Resultatet af drejbarhedsprøven er en skærehastighedsværdi, som fremkommer ved drejning med hårdmetal DDHM i det aktuelle emnemateriale med følgende data: Spåndybde = 2,5 mm HM-kvalitet = P30 Indgrebstid = 45 min. Middelfasslitage = 0,3 mm f m Middelfasslitagen f m Valg af specielle data Multiplicer skærehastigheden for tilspændingen 0,45 mm/omdr. med omregningsfaktoren for den aktuelle tilspænding. Skærehastighed = 170 m/min. 0,45 mm/omdr. = 1 1,50 1,25 0,75 0,50 Tilspænding, mm/omdr. 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Tilspænding f, mm/omdr. 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 1,38 1,32 1,23 1,18 1,13 1,08 1,04 0,96 0,92 Tilspænding, mm/omdr. 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,88 0,84 0,80 0,76 0,72 0,66 0,59 0,52 0,48 0,32 for tilspænding 3

4 Skærehastigheden ved en tilspænding på 0,4 mm/omdr. en for 0,4 mm/omdr. er ifølge diagrammet 1,04. Ved at multiplicere skærehastigheden på 170 m/min. med omregningsfaktoren 1,04 fås den nye skærehastighed på 170 1,04 = 176 m/min. 1,10 0, Spåndybde a, mm Spåndybde a p,mm for spåndybde 1,10 1,02 0,98 0,96 0,94 0,92 0,88 0,87 p for spåndybde Multiplicer skærehastigheden for tilspændingen 0,45 mm/ omdr. med omregningsfaktoren for den aktuelle spåndybde. Skærehastighed = 170 m/min. 0,45 mm/omdr. Spåndybde = 2,5 mm = 1 Skærehastigheden ved en spåndybde på 4 mm en for 4 mm er ifølge diagrammet 0,96. Ved at multiplicere skærehastigheden på 170 m/ min. med omregningsfaktoren 0,96 fås den nye skærehastighed på 170 0,96 = 163 m/min. 1, Indstillingsvinkel κ Indstillingsvinkel κ ,10 1,07 1,03 0,96 for indstillingsvinkel Multiplicer skærehastigheden for tilspændingen 0,45 mm/omdr. med omregningsfaktoren for den aktuelle indstillingsvinkel. Indstillingsvinklen = 75 = 1 for indstillingsvinkel 4

5 Skærehastigheden ved en indstillingsvinkel på 60 en for 60 er ifølge diagrammet 1,03. Ved at multiplicere skærehastigheden på 170 m/min. med omregningsfaktoren 1,04 fås den nye skærehastighed på 170 1,03 = 175 m/min. for næseradius Multiplicer skærehastigheden for tilspændingen 0,45 mm/omdr. med omregningsfaktoren for den aktuelle næseradius. Næseradius = 0,8 mm = 1 1,10 Næseradius r, mm 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Næseradius r,mm 0,92 0,96 0,98 Skærehastigheden ved en næseradius på 0,6 mm en for næseradius 0,6 er ifølge diagrammet 0,98. Ved at multiplicere skærehastigheden 170 m/min. med omregningsfaktoren 0,98 fås den nye skærehastighed på 170 0,98 = 166 m/min. for næseradius for vendeskærskvalitet Multiplicer skærehastigheden for tilspændingen 0,45 mm/omdr. med omregningsfaktoren for den aktuelle vendeskærskvalitet. Skærehastigheden ved vendeskærskvaliteten P40 en for P40 er ifølge skemaet 0,85. Ved at multiplicere skærehastigheden 170 m/min. med omregningsfaktoren 0,85 fås den nye skærehastighed på 170 0,85 = 144 m/min. Hårdmetalskvalitet ISO P10 ISO P30 ISO P40 1,20 0,85 for vendeskærskvalitet Diagrammet gælder ikke for rustfrit stål. Vendeskærskvalitet = P30 = 1 5

6 Skærehastighed = 170 m/min. 0,45 mm/omdr. Middelfasslitage = 0,3 mm for forslidningsgrad på vendeskær Multiplicer skærehastigheden for tilspændingen 0,45 mm/omdr. med omregningsfaktoren for den ønskede middelfasslitage. Middelfasslitage,mm 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,92 1,10 1,12 1,15 1,17 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 for forslidningsgrad på vendeskær Skærehastigheden ved en middelfasslitage på 0,4 mm en for en slidfas på 0,4 mm er ifølge skema 1,10. Ved at multiplicere skærehastigheden 170 m/min. med omregningsfaktoren 1,10 fås den nye skærehastighed på 170 1,10 = 187 m/min. Specifik snitmodstand K 2 N/mm K c 0,4 0,4 c Tilspænding f, mm/omdr., log Specifik snitmodstand, k c Da den specifikke snitmodstand varierer med tilspændingen, kan resultatet af forsøget med forskellige tilspændinger vises i form af en kurve for det enkelte emnemateriale. Diagrammet viser en specifik snitmodstand i N/mm 2, som gælder ved en tilspænding f = 0,4 mm/omdr. Den specifikke snitmodstand benævnes i dette tilfælde som k c 0,4. Denne k c -værdi danner baggrund for skæredatablade. Beregning af effektbehov Den specifikke snitmodstand anvendes til at beregne effektbehovet efter nedenstående formel: P = f a p v c k c η kw P = effektbehov a p = spåndybde i mm f = tilspænding i mm/omdr. k c = den specifikke skærekraft tilpasset til den aktuelle tilspænding i N/mm 2 v c = skærehastigheden m/min. h = maskinens virkningsgrad = 0,7 Værdien på k c 0,4 tilpasses den aktuelle tilspænding gennem multiplikation af den modsvarende omregningsfaktor fra diagrammet eller skemaet. 6

7 for specifik snitmodstand Emnemateriale = SS 1550 Specifik snitmodstand k c 0,4 = 2100 N/mm 2 0,4 mm/omdr. = 1 1,4 1,2 1,0 0,8 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Tilspænding f, mm/omdr. Tilspænding, mm/omdr. 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,30 1,15 0,96 0,92 0,87 0,85 0,83 for specifik snitmodstand k c -værdien ved en tilspænding på 0,3 mm/omdr. en for tilspændingen 0,3 mm/omdr. er ifølge diagrammet. Ved at multiplicere k c 0,4 -værdien med omregningsfaktoren fås den nye k c -værdi = N/mm 2. 7