⚙️ Teorie obrábění

Jako škrabka

O čem to je

Když strouháš mrkev, nůž z ní odebírá tenké proužky. Obrábění kovů je totéž: ostrý nástroj odebírá z obrobku materiál po proužcích, až zbude přesný tvar.

Soustružení, frézování, vrtání i broušení stojí na stejných základech: jak rychle nástroj řeže, kolik ubírá a z čeho je. Když je nastavíš špatně, nástroj se spálí nebo povrch bude hrubý.

Nové pojmy

ObráběníVýroba součásti odebíráním přebytečného materiálu nástrojem s břitem. Odebraný materiál odchází jako tříska.Soustružení hřídele, vrtání díry.

ObrobekSoučást, kterou obrábíš.Ocelová tyč upnutá v soustruhu.

BřitOstrá hrana nástroje, která odděluje třísku.Hrana soustružnického nože nebo zub frézy.

TřískaMateriál odebraný z obrobku.Spirálová tříska při soustružení oceli.

Hlavní (řezný) pohybPohyb, který přímo odebírá třísku a je nejrychlejší.Otáčení obrobku u soustruhu, otáčení frézy.

Vedlejší pohyb (posuv)Pohyb, který přivádí břit stále do nového materiálu.Pojíždění nože podél obrobku.

Řezné podmínky

Řezná rychlost vcJak rychle se břit pohybuje proti materiálu, v m/min. vc = π · D · n / 1000 (D v mm, n v ot/min).Typicky desítky až stovky m/min.

Otáčky nKolikrát se obrobek nebo nástroj otočí za minutu (ot/min, min⁻¹). n = 1000 · vc / (π · D).Soustruh nastavený na 800 ot/min.

Posuv fO kolik se nástroj posune za jednu otáčku, v mm/ot.f = 0,2 mm/ot.

Hloubka řezu apTloušťka vrstvy, kterou ubereš v jednom průchodu, v mm.Z ⌀50 na ⌀46 v jednom průchodu → ap = 2 mm.

Obrobek ⌀50 mm se otáčí 800 ot/min. Jaká je řezná rychlost?

vc = π · D · n / 1000 = 3,14 · 50 · 800 / 1000 ≈ 126 m/min.

Výrobce nástroje doporučuje vc = 150 m/min, průměr je 40 mm. Jaké nastavíš otáčky?

n = 1000 · vc / (π · D) = 1000 · 150 / (3,14 · 40) ≈ 1 194 ot/min. Na stroji nastavíš nejbližší nižší stupeň.

✗Hloubka řezu je rozdíl průměrů: z ⌀50 na ⌀46 je ap = 4 mm.

✓ap = (50 − 46) / 2 = 2 mm.

Nůž ubírá z poloměru – na každé straně osy ubere polovinu rozdílu průměrů.

Bezpečnost: ochranné brýle, přiléhavý oděv, žádné rukavice ani prstýnky u rotujících částí, dlouhé vlasy pod čepicí. Třísky nikdy rukou – jen háčkem nebo smetáčkem při stojícím stroji.

Obrábění odebírá materiál třískou. Řezné podmínky: vc = π·D·n/1000, posuv f v mm/ot, hloubka řezu ap = rozdíl průměrů / 2.

Nástroje a břit

O čem to je

Proč jde železnou pilkou řezat ocel, ale kuchyňským nožem ne? Rozhoduje materiál nástroje a tvar jeho břitu. Při obrábění vzniká na břitu velké teplo a nástroj musí zůstat tvrdý i rozpálený.

Nové pojmy

ObráběníOdebírání materiálu nástrojem s břitem; odebraný materiál je tříska.Soustružení, frézování, vrtání.

BřitOstrá hrana nástroje. Tvoří ji dvě plochy: čelo (po něm odchází tříska) a hřbet (obrácený k obrobku).Hrana vrtáku.

Tvrdost za tepla (stálost)Schopnost nástroje zůstat tvrdý i při vysoké teplotě břitu.Rychlořezná ocel změkne zhruba nad 600 °C, karbid vydrží víc.

Řezná rychlost vc a otáčky nvc je rychlost břitu proti materiálu v m/min, n jsou otáčky za minutu. Platí vc = π · D · n / 1000 (D v mm).D = 50 mm, n = 800 ot/min → vc ≈ 126 m/min.

Trvanlivost nástrojeDoba řezání, než se břit otupí natolik, že ho musíš vyměnit nebo nabrousit.Vyšší řezná rychlost → kratší trvanlivost.

Řezná kapalinaKapalina, která chladí, maže a odplavuje třísky.Emulze vody a oleje.

Nástrojové materiály od nejměkčího

Materiál	Vlastnost	Použití
nástrojová uhlíková ocel	levná, změkne už kolem 250 °C	ruční nářadí, pilníky
rychlořezná ocel (HSS)	houževnatá, snese asi 600 °C	vrtáky, závitníky, frézy
slinutý karbid (SK)	velmi tvrdý, snese vyšší teploty, křehčí	vyměnitelné břitové destičky
řezná keramika	ještě tvrdší, citlivá na rázy	rychlé dokončování litiny a kalené oceli
kubický nitrid boru (CBN)	druhý nejtvrdší	obrábění kalené oceli
polykrystalický diamant (PKD)	nejtvrdší	hliník, měď, plasty; ne ocel

Čím níž v tabulce, tím vyšší řezné rychlosti nástroj zvládne. Zároveň je dražší a křehčí.

Zkus si to

Otoč kartičky a zkus si nejdřív odpovědět sám.

vc – řezná rychlost, m/min
f – posuv – posunutí nástroje za otáčku, mm/ot
ap – hloubka řezu – tloušťka ubírané vrstvy, mm
HSS – rychlořezná ocel
SK – slinutý karbid

Druhy třísek

Plynulá (tvářená) – dlouhá stuha z houževnatých ocelí; nebezpečná, láme se utvařečem (tvarovaným výstupkem nebo drážkou na čele destičky).
Článkovitá – stuha z částečně oddělených článků.
Elementová (drobivá) – drobné úlomky, typická u šedé litiny a mosazi.

Proč se diamantovými nástroji neobrábí ocel?

Při vysoké teplotě se uhlík diamantu rozpouští v železe a břit se rychle opotřebí. Diamant je proto pro neželezné kovy a plasty, na ocel CBN nebo karbid.

Spočítej vc pro vrták ⌀10 mm a n = 1 000 ot/min.

vc = π · D · n / 1000 = 3,14 · 10 · 1000 / 1000 ≈ 31 m/min.

✗Čím tvrdší nástroj, tím je vždy lepší.

✓Tvrdší materiál je i křehčí. Při přerušovaném řezu nebo nestabilním upnutí se vylomí.

Volí se kompromis mezi tvrdostí a houževnatostí podle práce.

Nástrojové materiály: uhlíková ocel < HSS < slinutý karbid < keramika < CBN < diamant. S tvrdostí roste možná řezná rychlost, ale klesá houževnatost. Řezná kapalina chladí, maže a odvádí třísky.

🧪Pájení a lepení🔩Soustružení