Výber správnych rezných podmienok je kľúčový pre efektívne a kvalitné valcové frézovanie. Tieto podmienky zahŕňajú predovšetkým reznú rýchlosť, posuv a hĺbku rezu. Správne nastavenie týchto parametrov závisí od mnohých faktorov, vrátane obrábaného materiálu, typu frézy, stroja a požadovaného výsledku.
Vplyv obrábaného materiálu na rezné parametre
Materiál obrobku má zásadný vplyv na voľbu rezných parametrov. Čím tvrdší alebo húževnatejší je materiál, tým nižšie rezné rýchlosti a posuvy je potrebné zvoliť.
Oceľ
Čím tvrdšia je oceľ, tým musíte voliť nižšiu reznú rýchlosť aj posuv. Napríklad na kalenú oceľ s tvrdosťou 48 HRC použijete polovičné otáčky a posuv ako na konštrukčnú oceľ. Čím húževnatejšia je oceľ, tým nižšiu reznú rýchlosť zvolíte, pri skoro rovnakom posuve. Napríklad na nerezovú oceľ nastavíte polovičné otáčky ako na konštrukčnú oceľ, pri porovnateľnom posuve.
Liatina
Čím tvrdšia liatina, tým nižšiu reznú rýchlosť aj posuv zvolíme. Čím viac vmestkov a nečistôt je v liatine, tým väčšiu spotrebu fréz budete mať.
Zliatiny niklu (napr. Inconel)
Čím horšie obrobiteľný materiál, tým nižšiu reznú rýchlosť zvolíme.
Zliatiny titánu
Čím väčšiu pevnosť v ťahu má materiál, tým nižšiu reznú rýchlosť nastavíme, pri podobnom posuve.
Zliatiny hliníka
Čím viac kremíka obsahuje hliníková zliatina, tým nižšiu reznú rýchlosť použijeme. Napríklad pri hliníkovej zliatine s obsahom kremíka viac ako 10%, nastavíte pre frézovanie 3x nižšie otáčky ako pri čistom hliníku. Čistý hliník má tendenciu lepiť sa na brit frézy. Je potrebné voliť o trochu nižšie otáčky ako pri hliníkovej zliatine s malým obsahom kremíka. Ale ak vyberiete z našej ponuky frézu s povlakom DLC a s leštenými drážkami, tak vás lepenie prakticky nebude zaujímať.
Vplyv geometrie rezu na rezné parametre
Okrem materiálu ovplyvňujú rezné parametre aj hĺbka a šírka rezu.
Hĺbka rezu (ap)
Čím menšiu hĺbku rezu použijete, tým väčší posuv môžete použiť. Napríklad pri frézovaní drážky do konštrukčnej ocele, ak frézujete drážku do hĺbky 0,5 x D (polovičný priemer frézy), použijete približne 2x väčší posuv ako pri frézovaní do hĺbky 2 x D. Podobne je to aj s otáčkami, ale tam je rozdiel menší, len asi 10-15%.
Šírka rezu (ae)
Čím menšiu šírku rezu použijete, tým vyššiu reznú rýchlosť môžete nasadiť. Pri posuve to platí podobne, ale tu je rozdiel malý. Napríklad pri frézovaní konštrukčnej ocele rovnakou frézou so šírkou rezu 0,1 x D (desatina priemeru frézy), môžem použiť o 20 % vyššiu reznú rýchlosť, ako keď zvolím šírku rezu 1 x D.
Typy frézovacích operácií a ich vplyv na rezné parametre
Rôzne frézovacie operácie vyžadujú odlišné nastavenie rezných parametrov.
Drážkovanie
Pri drážkovaní musíme použiť nižšiu reznú rýchlosť a hlavne posuv, ako pri iných operáciách, pretože fréza je tu v zábere prakticky polovicou svojho obvodu a celou plochou čela. To kladie veľké nároky na odvod triesok z miesta rezu a vzniká tu veľké tepelné zaťaženie. Ako sme uviedli vyššie, toto zaťaženie sa zvyšuje s hĺbkou drážky. Teda čím hlbšia drážka, tým musí byť nižší posuv, ale aj otáčky frézy.
Hrubovanie
O spôsoboch hrubovania by sa dalo napísať niekoľko kníh. V princípe je potrebné vybrať taktiku, ako toho materiálu odobrať čo najviac za najkratší čas. Máme niekoľko možností:
- Zvoliť vysoké otáčky aj posuv: Ak máme výkonný stroj, dobre upnutý obrobok, dostatočne tuhý upínač, ktorý zároveň tlmí vibrácie a samozrejme výbornú frézu. Tak to môžeme spustiť. Dôležité je strážiť, či sa nám fréza neprehrieva a či sa nadmerne neopotrebováva.
- Zvoliť vysoké až veľmi vysoké otáčky a pomerne vysoký posuv: Ak máte dostatočne výkonnú a tuhú mašinu, dobrý upínač a tú skvelú frézu, choďte do toho. Ak váš stroj disponuje otáčkami cez 30000 ot./min, môžete vyladiť HSC obrábanie, kedy vďaka tej šialenej reznej rýchlosti odlietajú špony s teplotou skoro topenia materiálu a vzniká v reze veľmi malý rezný odpor. A samozrejme je to veľmi výkonné a obrobok má skvelý povrch.
- Zvoliť pomerne vysoké otáčky a veľký až extrémne veľký posuv: Toto má výhodu v tom, že spravidla nedochádza k prehrievaniu nástroja ani miesta rezu a dosahuje sa veľký výkon úberu triesky. Ak máte stroj, ktorý disponuje možnosťou posuvu 1,5 - 3 mm na zub, pri vami používanom priemere fréz, môžete zproduktívniť frézovanie použitím metódy HFC - vysokoposuvové obrábanie. Tu sa používa malá hĺbka rezu (ap), ale veľmi vysoký posuv, pri strednej až vysokej reznej rýchlosti. Pri tomto spôsobe obrábania dosiahnete veľmi vysokú hodnotu objemu odobratých triesok a menšiu spotrebu elektrickej energie. Zároveň šetríte stroj, pretože sily, ktoré pri frézovaní vznikajú, sú menšie ako pri konvenčnom obrábaní a smerujú z väčšej časti do vretena.
Dokončovanie
Dokončovanie (ľudovo nazývané "šlichtovanie") môže byť veľmi produktívnou operáciou. Môžeme použiť štvorbritové frézy, podobne ako na hrubovanie, len použijeme vyššie otáčky a menšiu šírku rezu (ae). Pre jemné dokončovanie použijeme viacbritovú frézu, ktorá nám pri väčšej reznej rýchlosti a podobnom posuve urobí lepší povrch ako štvorbritová fréza.
Veľmi dobrou voľbou pre dokončovacie frézovanie je metóda vysokorýchlostného obrábania HSC. Pokiaľ teda máte stroj, ktorý má možnosť použitia veľmi vysokých otáčok 25000 ot./min a viac a zároveň je stroj a obrobok dostatočne stabilný. A pokiaľ máte aj dostatočne dobrý upínač a tú správnu frézu, tak do toho môžete ísť. Podmienkou je nastaviť malú hĺbku rezu, pri strednom až vysokom posuve a zvoliť veľmi vysokú reznú rýchlosť.
Metódu vysokorýchlostného frézovania je možné použiť aj pre frézovanie zakalených ocelí. Tomu sa potom hovorí tvrdé frézovanie. Platia rovnaké podmienky: malá hĺbka rezu, stredný až vysoký posuv a veľmi vysoká rezná rýchlosť.
Ďalšie dôležité faktory ovplyvňujúce kvalitu frézovania
Okrem základných rezných parametrov ovplyvňuje kvalitu frézovania aj množstvo ďalších faktorov, ako je kvalita nástroja, stav stroja a vlastnosti obrábaného materiálu.
Kvalita nástroja
Kvalita opracovania dreva je priamo úmerná kvalite použitého nástroja, najmä stavu jeho ostria. Lacné nástroje sa v priebehu výroby nevyvažujú, a tak sa pri práci s nimi pravdepodobne budete stretávať s veľmi vysokými vibráciami. Okrem toho môžu mať aj nesúmerne zbrúsené rezné hrany, ktorých kvalita a odolnosť voči otupeniu sa zďaleka neblížia tvrdokovovým plátkom európskej výroby. Rezná hrana prémiovej kvality nájdete na stopkových frézach CMT a IGM.
Nie všetky druhy stopkových fréz sú vhodné pre opracovanie všetkých druhov materiálov. Červená séria fréz IGM alebo spájkované stopkové frézy značky CMT sú vhodné pre obrábanie rôznych materiálov na báze dreva. Špirálové frézy sú vhodnejšie pre obrábanie masívneho dreva a preglejok, zatiaľ čo nástroje s diamantovými zubami a vymeniteľnými žiletkami sú ideálnou voľbou pre lamináty, MDF dosky a veľmi tvrdé a vzácne drevo.
Pri výbere stopkovej frézy vyhľadajte údaj o počte frézovacích zubov, ktorý sa označuje písmenom Z. Pokiaľ teda pri nástroji nájdete informáciu Z2, má táto fréza dva zuby. Čím viac zubov stopková fréza má, tým rýchlejšiu a čistejšiu prácu odvedie.
Stav stroja
Kvalitný a ostrý nástroj je základ. Ak však nemáte dostatočne výkonnú hornú frézku, prípadne ste zanedbávali jej servis, výsledok práce určite nebude spĺňať vaše očakávania. Aj veľmi kvalitné horné frézky nezabúdajte pravidelne čistiť a servisovať. Overte si, či váš stroj nemá vôľu vo vodiacich tyčiach. Je vhodné pravidelne kontrolovať, či nie je poškodené ložisko hriadeľa vretena. Pokiaľ sa dá hriadeľom ľahko otáčať rukou a jeho chod je tichý, potom je všetko v poriadku. Ak má však hriadeľ vôľu do strán, pri otáčaní kladie odpor alebo buchoce, je vhodný čas na výmenu ložísk rotora. Stolári často zabúdajú aj na klieštinu. Jej stav zásadne ovplyvňuje kvalitu práce so stopkovou frézou. Klieštinu pravidelne kontrolujte a vždy ju udržujte čistú. Prach vo vnútri spôsobuje zlé upnutie stopky nástroja a vedie k vzniku vibrácií, vytláčaniu klieštiny a niekedy aj k zlomeniu stopkovej frézy a vzniku závažného fyzického zranenia!
Vlastnosti obrábaného materiálu (drevo)
Drevo nie je homogénny materiál, nemá jednotnú štruktúru a žiadne dva kusy dreva na svete nie sú úplne rovnaké. Na to je nutné dať si pozor pri frézovaní. Treba vziať do úvahy smer vlákien, hustotu dreva, hrče, vlhkosť, ale aj pórovitú stavbu konkrétne spracovávanej dreviny. Pre stolárske projekty do interiéru je základom správne vysušené drevo, jeho vlhkosť by sa mala ideálne pohybovať medzi 8-12 %. Pokiaľ má vaše drevo vlhkosť vyššiu, môže sa pri práci náradie rýchlo zanášať a na nástroj aj drevo sa začnú pripaľovať zvyšky triesok, čo môže mať neskôr za následok krútenie, či priamo popraskanie výrobku. Drevo s vlhkosťou pod 8 % sa najčastejšie používa na výrobu hudobných nástrojov.
Základné vzorce a definície pre frézovanie
Tu nájdete zbierku užitočných vzorcov a definícií pre frézovanie, ktoré sa používajú v súvislosti s procesom frézovania, frézami, technikami frézovania a ďalšími.
- Rezná rýchlosť (vc): Udáva povrchovú rýchlosť, pri ktorej brit obrába obrobok. Udáva povrchovú rýchlosť pri efektívnom priemere (DCap). Táto hodnota je nevyhnutná pre stanovenie skutočných rezných podmienok pri skutočnej hĺbke rezu (ap).
- Počet otáčok (n): Počet otáčok, ktoré frézovací nástroj vykoná na vretene za minútu. Jedná sa o hodnotu orientovanú na stroj, ktorá sa vypočítava z doporučenej hodnoty reznej rýchlosti pre danú operáciu.
- Posuv na zub (fz): Hodnota posuvu na zub sa vypočíta z doporučenej hodnoty maximálnej hrúbky triesky.
- Posuv na otáčku (fn): Pomocná hodnota udávajúca, ako ďaleko sa nástroj posunie počas jednej úplnej otáčky. Používa sa špeciálne pre výpočty posuvu a často aj pre stanovenie schopnosti frézy dokončiť. Označuje sa tiež ako posuv stola, posuv stroja alebo rýchlosť posuvu.
- Posuv stola (vf): Je to posun nástroja vo vzťahu k obrobku vo vzdialenosti za časovú jednotku vzťahnutý na posuv na zub a počet zubov frézy.
- Počet zubov frézy (zn): Počet dostupných zubov frézy v nástroji (zn) sa značne líši a používa sa na stanovenie posuvu stola, zatiaľ čo efektívny počet zubov (zc) je počet efektívnych zubov v reze.
- Objem odobratého kovu (Q): Objem odobratého kovu v kubických mm za minútu (palec³/minútu). Stanovuje sa na základe hodnôt hĺbky rezu, šírky a posuvu.
Záver
Zvládnutie optimálnych rezných parametrov pri valcovom frézovaní je proces, ktorý si vyžaduje pochopenie vzájomného pôsobenia rôznych faktorov. Experimentovanie s rôznymi nastaveniami na odrezkoch materiálu, ako aj dôkladná znalosť vlastností nástrojov a strojov, vedú k dosiahnutiu majstrovstva v tejto technike.
Jak používat horní frézku na dřevo?
tags: #hlavne #rezne #parametre #pri #valcovom #frezovanie