OBRÓBKA

SKRAWANIEM

Ćwiczenie nr

4

WYZNACZANIE

DIAGRAMU ŁAMANIA WIÓRA

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

INSTYTUT TECHNIK WYTWARZANIA

ZAKŁAD AUTOMATYZACJI, OBRABIAREK

I OBRÓBKI SKRAWANIEM

- 2 -

1

PODSTAWY TEORETYCZNE

1.1

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest sporządzenie diagramu łamania się wióra dla obróbki średniej i

wykańczającej przy zadanych różnych posuwach oraz głębokości skrawania. Zobrazowanie obszaru

roboczego dla dwóch geometrii płytek i dokonanie analizy procesu skrawania za pomocą

otrzymanych wiórów.

1.2

Wióry i ich rodzaje

Wiór jest to materiał odpadowy powstający w wyniku obróbki skrawaniem [1]. Mechanizm

powstawania wióra związany jest z poglądem zakładającym różną prędkość przemieszczania się

cząstek materiału w obszarze, w którym zachodzi przekształcanie się materiału obrabianego w wiór.

Cząsteczki dalej oddalone od powierzchni natarcia ostrza będą miały większą prędkość w kierunku

ruchu niż cząsteczki bliżej położone powierzchni styku ostrza z wiórem. Powoduje to nadanie

materiałowi odpadowemu kształt zbliżony do elipsy. W zależności od materiału obrabianego i

warunków skrawania otrzymamy bardzo różnorodne rodzaje i kształty wiórów. Analizując budowę

otrzymanych wiórów można się wiele dowiedzieć o samym procesie skrawania. Wióry zostały

sklasyfikowane w trzech zasadniczych grupach:

•

Wiór elementowy (odpryskowy) – występuje przy obróbce materiałów mało

plastycznych, kruchych jak np.: żeliwo szare lub twardy brąz. Materiał ulega pękaniu

wzdłuż powierzchni łupania (powierzchni ścinania). Cząstki różnej wielkości wiórów

odłamkowych są nie powiązane ze sobą, powierzchnie podziału przypadkowe, nie

wykazują żadnej prawidłowości. Trudno jest określić siły skrawania. Ciężko jest uzyskać

odpowiednią chropowatość powierzchni. Wióry łatwo usuwać i zajmują stosunkowo

mało miejsca.

•

Wiór schodkowy (segmentowy) – występuje podczas obróbki materiałów twardych o

słabej przewodności cieplnej, jak stale wysokostopowe. Posiada wyraźnie zarysowaną

linie zgniotu – linie wyciągniętych włókien, zakrzywione mocno od strony powierzchni

spływu wióra. Ścinanie materiału następuje gwałtownie w zlokalizowanych

płaszczyznach bez wymiany ciepła z otoczeniem, co powoduje powstawanie wysokich

temperatur w strefie ścinania i mięknięcie materiału. Powstawaniu wióra schodkowego

towarzyszą duże wahania sił skrawania. Wiór zajmuje więcej miejsca niż elementowy

jednak nie jest ciężki do usunięcia. Nazwa wióra pochodzi od ostro zaznaczonych granic

- 3 -

podziału wióra na elementy nachylone do kierunku skrawania pod kątem

ϕ

.

Przekroczenie tej granicy w którąś ze stron spowoduje powstanie wióra elementowego

lub jednolitego.

•

Wióry ciągłe (jednolite) – powstają podczas skrawania materiałów o niższej granicy

plastyczności przy dużych prędkościach, jak stal , mosiądz lub aluminium. Powierzchnia

spływu wióra jest gładka, prawie o lustrzanym połysku, powierzchnia zewnętrzna

pomarszczona i nierówna. Na skutek silnego tarcia o ostrze wiór będzie mocno

zakrzywiony. Zmienność sił skrawani będzie przebiegać stosunkowo stabilnie.

Powierzchnia obrobiona będzie charakteryzować się małą chropowatością. Wióry ciągłe

są najtrudniejsze do usunięcia i zajmują dużo miejsca.

1.3

Formowanie wiórów

Kontrola wióra jest jednym z kluczowych czynników w toczeniu gdzie istnieją trzy zasadnicze

sposoby łamania wióra (rys. 1.1):

•

samoistne łamanie, na przykład żeliwo

•

o narzędzie

•

o obrabiany przedmiot

rys. 1.1 Sposoby łamania wióra a) samoistne, b) o powierzchnię przyłożenia, c) o przedmiot obrabiany [5]

Czynnikami mającymi wpływ na łamanie wióra są:

•

Geometria płytki

•

Promień naroża, r

ε

•

Kąt przystawienia,

κ

•

Głębokość skrawania, a

p

•

Posuw, f

•

Prędkość skrawania, v

c

•

Rodzaj obrabianego materiału.

- 4 -

1.4

Geometria płytek

Geometrie do toczenia mogą być podzielone na trzy podstawowe typy zoptymalizowane do

operacji obróbki wykończeniowej, średniej i zgrubnej. Ponadto każdy z producentów płytek oferuje

różne geometrie zoptymalizowane do danej grupy materiałów. Obszar roboczy każdej geometrii

może być odczytany na wykresie, na którym oznaczono zakresy posuwu i głębokości skrawania dla

których wiór jest łamany na akceptowalnym poziomie.

rys. 1.2 Przykładowy wykres łamania wióra stali (P) wg firmy Sandvik [5]

Obróbka zgrubna - R

Połączenie dużych głębokości skrawania i posuwów.

Operacje wymagające najwyższego bezpieczeństwa krawędzi.

Obróbka średnia - M

Operacje obróbki od średniej do lekko zgrubnej.

Szeroki zakres kombinacji głębokości skrawania i posuwu.

Obróbka wykańczająca – F

Operacje przy niewielkich głębokościach skrawania i niskich posuwach.

Operacje wymagające niskich sił skrawania.

- 5 -

rys. 1.3 Różne geometrie płytek do toczenia stali [5]

- 6 -

rys. 1.4 Różne geometrie płytek do toczenia żeliwa [5]

- 7 -

rys. 1.5 Przykładowy wykres łamania wióra dla geometrii –PM. W zaznaczonym

obszarze na wykresie, łamanie wióra jest sklasyfikowane jako pożądane.

1.5

Klasyfikacja wiórów wg PN-ISO 3685:1995

- 8 -

2

LITERATURA

[1] Jemielniak K. Obróbka skrawaniem OWPW

[2] Dmochowski J Podstawy obróbki skrawaniem PWN, 1978

[3] Dmochowski J.: Podstawy skrawania. Warszawa. PWN 1978.

[4] Kaczmarek J.: Podstawy obróbki wiórowej, ściernej i erozyjnej. Warszawa, WNT 1970.

[5] Sandvik Coromant Poradnik obróbki skrawaniem