~ 8 ~ Seznam použitých zkratek a symbolů

(1)

Jan Horák Analýza vlivu procesních kapalin na kvalitu povrchu

při frézováni konstrukčních ocelí pro firmu PARAMO, a. s.

~ 6 ~ Obsah

Seznam použitých zkratek a symbolů……… 8

1 Úvod……… 9

2 Frézování……… 10

2.1 Způsoby frézování………. 10

2.1.1 Frézování obvodové a čelní………. 10

2.1.2 Frézování sousledné a nesousledné………. 11

3 Procesní média……… 12

3.1 Kapalné prostředí……….. 12

3.1.1 Vodou mísitelné procesní kapaliny………. 12

3.1.2 Vodou nemísitelné procesní kapaliny………. 13

3.2 Působení procesních kapalin………. 14

3.2.1 Mazací účinek………... 14

3.2.2 Chladící účinek………. 15

3.2.3 Čistící účinek………. 15

3.2.4 Ochranný účinek……….. 15

4 Drsnost povrchu………. 16

4.1 Význam drsnosti povrchu………. 16

4.2 Charakteristika drsnosti povrchu………. 19

4.2.1 Střední aritmetická úchylka profilu Ra……… 19

4.2.2 Nosný podíl Ctp……….20

5 Nárůstek………. 21

6 Charakteristika stroje a měřícího zařízení……… 23

6.1 Obráběcí stroj……… 23

6.2 Laboratorní profiloměr MITUTOYO……… 24

7 Experimentální část……… 25

7.1 Příprava zkušebních vzorků………. 25

7.2 Použitá procesní média………. 25

7.3 Metodika experimentů………. 27

8 Vyhodnocení experimentů……… 27

8.1 Zjišťování vlivu řezných podmínek na kvalitu povrchu………. 27

8.1.1 Vliv velikosti řezné rychlosti V_c na kvalitu povrchu 27

(2)

~ 7 ~

8.1.2 Vliv velikosti posuvu f_ot na kvalitu povrchu………. 30

8.1.3 Vliv hloubky záběru a_p na kvalitu povrchu……… 33

8.2 Vliv procesních kapalin na kvalitu povrchu při frézování konstrukčních ocelí………. 34

8.2.1 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při posuvu fot = 0,2 mm·ot^-1……… 34

8.2.1.1 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 11 373……… 34

8.2.1.2 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 12 050.1……… 35

8.2.2 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při posuvu f_ot = 0,05 mm·ot^-1……….. 38

8.2.2.2 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 12 050.1……… 40

8.2.3 Zdůvodnění zhoršení drsnosti povrchu při fot =0,05 mm·ot^-1………. 44

Závěr………. 46

Seznam literatury……… 49

Seznam příloh………. 51

(3)

~ 8 ~ Seznam použitých zkratek a symbolů

Zkratka / Symbol Jednotka Popis

ap [mm] hloubka záběru

ctp [µm] parametr nosného podílu profilu Ra [µm] průměrná aritmetická úchylka

F [N] řezná síla

n [min^-1] otáčky nástroje

Brix [%] celková koncentrace rozpuštěných látek ve vodě

mm [-] milimetr

∅ [mm] průměr

% [-] procento

D [mm] průměr nástroje

Hz [-] hertz

Kg [-] kilogram

Vc [m.min^-1] řezná rychlost celková

fot [mm] posuv na otáčku

(4)

~ 9 ~ 1 Úvod

Téma této bakalářské práce bylo vybráno pro jeho vysoké uplatnění v praxi, pro zvýšení efektivity výroby v průmyslu. Zkoumáním tohoto tématu dojde k zefektivnění práce (při zvolení vhodných procesních kapalin, může být dosaženo za menších nákladů vyšší kvality obrobeného povrchu).

Z tohoto důvodu, bylo v této bakalářské práci řešeno téma Analýzy vlivu procesních kapalin na kvalitu povrchu, při frézování konstrukčních ocelí pro firmu PARAMO, a.s.. Frézování je výrobní metoda, při které je materiál obrobku odebírán zuby otáčejícího se nástroje. Řezný proces je přerušovaný, každý zub frézy odřezává krátké třísky proměnné tloušťky. Možnost mnohostranné aplikace a přesnost frézování jsou hlavní příčinou jeho širokého uplatnění v praxi.

Pro optimalizaci procesu frézování a jeho výsledků je nutná správná volba řezných podmínek a procesních médií, popsaných níže v textu.

Frézováním polotovaru materiálu, vzniká konečný povrch součásti. V této bakalářské práci jsme se zaměřili na jednu z prostorových vlastností povrchu, a to její drsnost.

Cíle této bakalářské práce jsou, příprava metody experimentu v laboratoři KOM FS TUL, pro porovnávání drsnosti povrchu při frézování konstrukčních ocelí, dále zjišťování vlivu řezných podmínek na drsnot povrchu.

Frézování probíhá za „sucha“ nebo s použitím procesních kapalin, k tomu určených. Pro účely této bakalářské práce bylo vybráno pět druhů procesních kapalin od firmy PARAMO, a.s.. Tyto kapaliny byly použity pro porovnávání vlivu na drsnost povrchu při frézování konstrukčních ocelí. Závěrem práce proběhne vyhodnocení a porovnání vlivu vybraných procesních kapalin na drsnost povrchu při frézování.

(5)

~ 10 ~ 2 Frézování [10]

Frézování je obrábění rovinných nebo tvarových ploch, vnitřních nebo vnějších, vícebřitým nástrojem. Hlavní řezný pohyb (otáčivý) koná nástroj a vedlejší řezný pohyb (posuv, přísuv) koná obrobek.

Řezný proces je přerušovaný, jednotlivé zuby nástroje postupně vcházejí a vycházejí z materiálu a odebírají třísku proměnného charakteru.

2.1 Způsoby frézování

2.1.1 Frézování obvodové a čelní

Rozeznáváme dva základní způsoby frézování, a to frézování obvodem frézy a čelem frézy. Při frézování válcovou frézou řeže fréza zuby po obvodě, při čelním frézování řeže součastně zuby na obvodě a na čele.

Obr.1 Frézování čelem čelní frézy a obvodem válcové frézy [10].

(6)

~ 11 ~ 2.1.2 Frézování sousledné a nesousledné

Podle smyslu otáčení frézy vůči směru posuvu dělíme frézování na nesousledné a sousledné.

Obr. 2 Frézování a) nesousledné, b) sousledné, 1 - řezný pohyb, 2 - posuv, 3 - obrobek, 4 - fréza [10]

Při nesousledném frézování je smysl rotace nástroje proti směru posuvu obrobku.

Tloušťka řezu se postupně mění z nulové hodnoty do hodnoty maximální, při níž vychází zub frézy ze záběru. Řezná síla při nesousledném frézování má složku, která působí směrem nahoru a odtahuje obrobek od stolu.

Při frézování sousledném je smysl rotace nástroje ve směru posuvu obrobku.

Maximální tloušťka řezu zde vzniká při vnikání zubu frézy do obrobku. Řezné síly působí obvykle směrem dolů. Při porovnání s nesousledným frézováním vykazuje sousledné frézování vyšší trvanlivost břitů, menší sklon ke chvění, tvoření nárůstku a menší řezný výkon. [7]

(7)

Jan Horák

Obr. 3 Frézování a) nesousledné, b) sousledné, F

3 Procesní prostř

Prostředí, ve kterém probíhá vlastnostmi kvalitativní výsledky obráb

Procesním médiem mohou být kapaliny, plyny nebo mlhy. Nej médiem při obrábění jsou kapaliny.

3.1 Kapalné prostř

Řezný nástroj je b

Používání procesních kapalin se projevuje snížením teploty v účinkem se zmenšuje mechanické namáhání ost

3.1.1 Vodou mísitelné procesní kapaliny

Základní složkou je voda, která je nejlevn

dobrým chladícím účinkem. Použití surové, tedy neupravené vody není pro p řezné kapaliny vhodné, protože má mnoho nedostatk

obsahem solí a minerálů

odstranitelné usazeniny. Voda také zp povrchové napětí a tím malou

odpařováním a obsah rozli

Analýza vlivu procesních kapalin na kvalitu povrchu při frézováni konstrukčních ocelí pro firm

~ 12 ~

Obr. 3 Frézování a) nesousledné, b) sousledné, Fc - řezná síla, Vf - n - směr otáčení

Procesní prostředí

edí, ve kterém probíhá řezný proces, ovlivňuje svými fyzikálními ivní výsledky obrábění.

Procesním médiem mohou být kapaliny, plyny nebo mlhy. Nej ní jsou kapaliny.

Kapalné prostředí

ezný nástroj je během procesu obrábění namáhán tepelně, mechanicky a na ot h kapalin se projevuje snížením teploty v okolí řezu a svým mazacím inkem se zmenšuje mechanické namáhání ostří řezného nástroje [4].

Vodou mísitelné procesní kapaliny

Základní složkou je voda, která je nejlevnější a nejdostupn

činkem. Použití surové, tedy neupravené vody není pro p

ezné kapaliny vhodné, protože má mnoho nedostatků, jako je vysoká tvrdost daná obsahem solí a minerálů vytvářejících na povrchu obrobku a stroje nerozpustné a t

né usazeniny. Voda také způsobuje korozi železných kov tí a tím malou smáčivost. Mezi nevýhody vody patř

rozličných i zdravotně závadných mikroorganis

Analýza vlivu procesních kapalin na kvalitu povrchu

ních ocelí pro firmu PARAMO, a. s.

- rychlost posuvu,

ňuje svými fyzikálními

Procesním médiem mohou být kapaliny, plyny nebo mlhy. Nejčastěji používaným

ě, mechanicky a na otěr.

okolí řezu a svým mazacím ezného nástroje [4].

jší a nejdostupnější kapalinou s inkem. Použití surové, tedy neupravené vody není pro přípravu , jako je vysoká tvrdost daná ejících na povrchu obrobku a stroje nerozpustné a těžko sobuje korozi železných kovů, má vysoké ivost. Mezi nevýhody vody patří také velké ztráty

smů. [4]

(8)

~ 13 ~ Minerální kapaliny

„Minerální” kapaliny jsou svým charakterem mezi koloidní roztoky, tedy roztoky tvořené dvěma vzájemně nemísitelnými kapalinami. Jedna kapalina je rozptýlená ve formě jemných kapiček v kapalině druhé. Pro obrábění kovů se používá především emulze oleje ve vodě.

Emulze spojují přednosti vodného roztoku z hlediska chladícího účinku a v menší míře přednosti oleje z hlediska mazání. Se zvyšováním koncentrace oleje v roztoku chladící účinek klesá, a mazací účinek spolu s protikorozní schopností roste[11].

Polosyntetické kapaliny

.

Polosyntetické (semisyntetické) procesní kapaliny jsou ovlivněny hlavně vzájemným poměrem oleje a emulgátoru, které určují mazací, chladící, a vyplachovací schopnosti. Obecně se dá říct, že čím je obsah oleje vyšší, tím má procesní kapalina výraznější mazací účinek, chladící a vyplachovací účinek je částečně potlačen [11].

Syntetické kapaliny

Syntetické kapaliny (vodné roztoky) jsou charakterizovány jako homogenní roztoky vzájemně mísitelných látek. Na rozdíl od minerálních a polosyntetických kapalin neobsahují olej, a jsou průhledné. Jejich výrazný chladící a vyplachovací účinek nachází uplatnění zejména u operací broušení [11].

Speciální kapaliny

Speciální procesní kapaliny patří mezi produkty, jejichž vlastnosti jsou vždy přesně cíleny do určité specifické oblasti. Patří sem např. speciální přípravky, určené pro broušení skla nebo speciální operace obrábění [11].

3.1.2 Vodou nemísitelné procesní kapaliny

Vodou nemísitelné procesní kapaliny jsou zejména takové produkty jinak nazývané „řezné oleje“. Výhody oproti procesním kapalinám, které se před použitím míchají s vodou, spočívají především v tom, že nabízejí delší životnost nástroje.

Nevýhody oproti kapalinám s vodou mísitelným je především menší chladící schopnost [11].

(9)

~ 14 ~ Rostlinné oleje

Rostlinné oleje se skládají z esterů mastných kyselin a částečně i z volných mastných kyselin. V porovnání s minerálními oleji mají lepší přirozenou mazací schopnost, která je dána vyšší smáčivostí, jsou však také více náchylné ke stárnutí [11].

Minerální oleje

Minerální oleje jsou kapalné uhlovodíky vyrobené z ropy. Mezi kladné vlastnosti patří poměrně dobrý mazací účinek a oxidační stálost. Nevýhodou je ale poněkud horší chladící účinek [11].

Syntetické oleje

Syntetické oleje jsou koncipovány na bázi např. polyglykolů, polyalfaolefinů, syntetických esterů. Jejich vlastnosti díky zvoleným základům převyšují minerální oleje v některých parametrech, jako jsou například vysoká životnost, vysoké body vzplanutí nebo tuhnutí, ekologická nezávadnost atd.[11].

3.2 Působení a požadavky

Řezné kapaliny příznivě ovlivňují deformace, tření, teplotu a tím řezný odpor, trvanlivost nástroje drsnost a přesnost obrobených ploch. Jejich účinek rozdělujeme na mazací, chladící, čistící, a ochranný.

3.2.1 Mazací účinek

Mazací účinek se projevuje snížením tření absorpčních vrstev molekulami řezné kapaliny na stýkajících se plochách. Tím se snižuje možnost vzájemné adheze a difuze.

Dále se řezné kapaliny rozkládají, vnikají do mřížky kovu a na jeho rozrušení potom stačí menší síla. Řezné kapaliny také ovlivňují velikost a tvorbu nárůstku [3].

Schopnost kapaliny mazat má vliv na zmenšení tření, a tedy i na velikost řezných odporů, spotřebované energie, lepší odvod třísky a tím i klidnější chod stroje. Mazací schopnost kapaliny je závislá na pevnosti mezní vrstvy a její viskozitě. Rostoucí viskozita kapaliny se projevuje zhoršení odvodu tepla a také větším ulpíváním na třískách, díky čemu dochází k větším ztrátám kapaliny [5].

(10)

~ 15 ~ 3.2.2 Chladící účinek

Chladící účinek charakterizuje schopnost odvádět teplo z místa řezu. Závisí na měrném a výparném teple, součiniteli přestupu tepla v oblasti řezu, smáčivosti a pěnivosti řezných kapalin. Odvod tepla je prováděn oplachem nástroje, třísky i obrobku proudem kapaliny v místě řezu. Neodvedené teplo se hromadí v obrobku nebo nástroji a může vést k nepřesnostem při obrábění [3].

3.2.3 Čistící účinek

Čistící účinek spočívá v odvádění třísek a jemných kovových a brusných částic z místa řezu. Shlukování částic způsobuje zhoršení řezných vlastností nástrojů, a poškozování funkčních ploch obráběcích strojů. Schopnost odvádět třísky je zvlášť důležitá například u broušení [3].

3.2.4 Ochranný účinek

Procesní kapaliny nesmí zapříčiňovat vznik koroze. Neúčinkuje-li kapalina sama jako ochranný prostředek, který vytváří na povrchu voděodolnou vrstvu, musí se do kapaliny přidávat přísady, které vzniku koroze zabrání. Zvýšení odolnosti proti korozi dosáhneme například přídavkem solí, z kterých se vytvoří alkalické elektrolyty, nebo přídavkem látek snižujících povrchové napětí vody.

Korozivní účinek vodných roztoků závisí především na hodnotě pH, což je hodnota koncentrace vodíkových iontů. Při pH 7 je roztok neutrální, nad touto hodnotou je roztok kyselý pod ní zásaditý. Železné kovy korodují v prostředí kyselém, neželezné kovy v prostředí zásaditém [4].

(11)

~ 16 ~ 4 Drsnost povrchu [1]

Jakost povrchu plochy, která je vytvořena technologickými metodami, je možné hodnotit ze dvou hledisek. Prvním hodnotícím hlediskem je prostorové uspořádání povrchu, vyjádřené především jeho drsností. Druhým hodnotícím hlediskem jsou fyzikální a chemické vlastnosti povrchové vrstvy. Ovlivnění těchto hledisek výrobou nazýváme integritou povrchu. Integrita povrchu v sobě zahrnuje vlastnosti, jako: drsnost, mikrotvrdost, napětí v povrchové vrstvě a fázové změny materiálu.

4.1 Význam drsnosti, její druhy a hodnocení

Funkce každé součásti, je spojena s povrchem jeho plochy. To proto, že funkční vlastnosti povrchu jsou do značné míry určovány geometrickými parametry. Přesnost dodržení předepsaných geometrických parametrů je dána souhrnem jejich odchylek od ideální geometrie. Úchylky jsou definovány jako rozdíly skutečného tvaru plochy a tvaru plochy jmenovité geometrie. Vznikají v důsledku nedokonalosti a nepřesnosti při výrobě.

Příčiny vzniku úchylek je možné hledat:

1) v kinematice procesu výroby funkčních ploch 2)v mechanismu vytváření nového povrchu

3) ve chvění celého systému stroj, nástroj, obrobek

První z uvedených příčin ovlivňuje periodickou složku nerovností, druhá příčina je zdrojem nerovností náhodných, třetí příčina ovlivňuje jak složku periodickou tak i neperiodickou.

Informace o uvedených nerovnostech získáme, pokud povedeme řez rovinou kolmou na obrobenou plochu, kolmo na hlavní směr nerovností. Profil nerovností rozkládáme na složky odpovídající jednotlivým parametrům. Drsnost povrchu označujeme jako mikrogeometrii, tvar a vlnitost jako makro geometrii. Pro správnou funkčnost povrchu součásti je nutné dodržet v předepsaném rozmezí obě tyto vlastnosti.

Při stanovování nerovností skutečného povrchu vycházíme ze základního povrchu, který je dán výkresem a technickou dokumentací vyráběné součásti.

Povrchy mohou mít profil periodický, nebo náhodný. Převážně periodické profily se vyskytují především u technologií s definovaným břitem nástroje, jako je například soustružení nebo frézování. Čistě neperiodické povrch se vyskytují, u technologií

(12)

Jan Horák

s nedefinovaným břitem nástroje, do této kategorie pat

broušením, nebo lapováním. Povrch neperiodický se vyskytuje využívajících plastické deformace, jako je nap

U periodického profilu povrchu, m příčný, vůči směru posuvu nástroje. V izotropní a anizotropní.

Druh úchylky

Úchylka tvaru

Vlnitost

Drsnost - periodický

profil

Drsnost- neperiodický

profil

~ 17 ~

řitem nástroje, do této kategorie patří povrchy obráb broušením, nebo lapováním. Povrch neperiodický se vyskytuje využívajících plastické deformace, jako je například otryskávání.

U periodického profilu povrchu, můžeme při měření získat profil podélný, nebo ru posuvu nástroje. V této souvislosti pojmenováváme povrchy jako

Znázornění úchylky

Obr. 4 Znázornění úchylek povrchu [1].

í povrchy obráběné například také u technologií

ení získat profil podélný, nebo této souvislosti pojmenováváme povrchy jako

Příčiny vzniku úchylky Špatné upnutí,

prohnutí obrobku, špatné

vedení stroje, opotřebení

stroje

Chvění stroje, nástroje, nesprávné

upnutí

Tvar nástroje, řezné podmínky

Mechanismus vzniku nového

povrchu

(13)

Jan Horák

Veličiny drsnosti povrchu stanovujeme a vyhodnocujeme vzhledem k základní čáře. Při praktickém měř

jmenovitého profil a rozd

druhých mocnin úchylek profilu od této

• součty druhých mocnin

=

Nebo, drsnost vyhodnocujeme ke st jmenovitého profilu a rozd

obsahů jednotlivých ploch po obou jejích stranách jsou stejné.

• obsahy ploch

∑ = ∑

~ 18 ~

iny drsnosti povrchu stanovujeme a vyhodnocujeme vzhledem k základní i praktickém měření je touto čarou střední čára profilu

jmenovitého profil a rozděluje skutečný profil tak, že v rozsahu základní délky je sou druhých mocnin úchylek profilu od této čáry nejmenší.

ty druhých mocnin

= min.

Obr. 5 Střední čára profilu [1].

Nebo, drsnost vyhodnocujeme ke střední aritmetické čáře profilu

jmenovitého profilu a rozděluje skutečný povrch rozsahu základní délky tak, že sou jednotlivých ploch po obou jejích stranách jsou stejné.

∑ ´

iny drsnosti povrchu stanovujeme a vyhodnocujeme vzhledem k základní ra profilu m, která má tvar rozsahu základní délky je součet

(1)

e profilu m, která má tvar rozsahu základní délky tak, že součty

(2)

(14)

~ 19 ~

Obr. 6 Střední aritmetická čára profilu [1].

Základní délka l je délka základní čára užívaná pro oddělení nerovností charakterizujících drsnost povrchu od jiných geometrických úchylek.

4.2 Charakteristiky drsnosti povrchu

Metody hodnocení charakteristiky povrchu udává norma ISO 476.

4.2.1 Střední aritmetická úchylka profilu Ra

je střední aritmetická hodnota absolutních úchylek profilu povrchu v rozsahu základní délky.

• střední aritmetická úchylka povrchu

Ra =

∣

y(x) ∣ dx

⁽³⁾

nebo

Ra =

∑

∣ ∣

⁽⁴⁾

y(x) - funkce popisující profil povrchu

yi - souřadnice n bodů profilu povrchu v mezích základní délky l - základní délka

n - počet bodů profilu povrchu na základní délce

Geometrický si tento parametr můžeme představit jako obdélník, sestrojený na střední čáře o stejné ploše jakou mají nerovnosti povrchu, uzavřené tvarem profilu a střední čárou.

(15)

~ 20 ~

Obr. 7 Střední aritmetická úchylka povrchu [1].

Výšková charakteristika Ra udává střední hodnotu vzdáleností souřadnic jednotlivých bodů profilu zkoumaného povrchu od střední čáry. Jedná se o statistickou metodu, proto nemusí být vždy měření Ra efektivní metodou pro hodnocení drsnosti profilu povrchu. Tato metoda může vést k omylům při posuzování povrchů členitých, pórovitých, nebo porušených hlubokými rýhami a trhlinami, nedává totiž informace o vlastním tvaru profilu povrchu. Střední aritmetická úchylka povrchu Ra neumožňuje představu o vzhledu povrchu vytvořeného technologickými operacemi. Je však základní metodou pro popis mikrogeometrie. Tato metoda je široce rozšířena pro nízkou cenu, přesnost, opakovatelnost měření a jednoduché označování předepsané drsnosti na výkresech.

4.2.2 Nosný podíl C

_tp

je tvarová charakteristika profilu povrchu, která je definována jako poměr nosné délky profilu k základní délce.

• nosný podíl

C

tp

=

⁽⁵⁾

l – základní délka

• nosná délka

lp = ∑ (6)

(16)

~ 21 ~

Obr. 8 Nosný podíl [1].

Poloha řezu profilu p je procentuální podíl z hodnoty Rm. (např. Ctp50, p = 50%

Rm ) Čím je hodnota parametru tp50 tím je měřený povrch kvalitnější. Hodnota Rm udává největší hloubku profilu kontrolované plochy v rozsahu základní délky.

Jediná hodnota nosného podílu nestačí pro přesné popsání tvarové charakteristiky profilu povrchu. Lze totiž dosáhnout stejných hodnot Ctp v určitých polohách řezu profilu u různých tvarů profilů povrchů. Proto z hodnot nosných podílů získaných v různých polohách řezu sestrojujeme nosnou křivku profilu pro grafické znázornění hodnot relativní nosné délky.

5 Nárůstek

Tříska z místa řezu odchází po čele nástroje. Při pohybu je vystavena vysokému normálovému tlaku, vysokým teplotám a třecím silám. Tyto třecí síly dělíme na, síly překonávající nerovnosti povrchu a síly překonávající adhezi mezi materiálem třísky a nástroje. Toto vše vede k vytváření adhezních spojů mezi třískou a nástrojem, které brání plynulému odchodu třísky. Důsledkem rozrušování těchto spojů je růst tečného napětí na čele nástroje, které má za následek sekundární plastickou deformaci třísky. Takto deformované vrstvy a její části zůstávají spojeny s nástrojem a vzniká nárůstek. Nárůstek je útvar z materiálu polotovaru, vzniklý intenzivní plastickou deformací, pevně spojený s břitem nástroje, vyznačující se vysokou pevností a tvrdostí. Je schopen řezat materiál a po dobu své stability nahrazuje funkci břitu. Jeho stabilita je však velmi malá, vzniká a zaniká s frekvencí 10² až 10⁴ Hz. Při zániku se nárůstek odděluje buď s třískou, nebo ulpívá na již obrobené ploše a tím zhoršuje jakost povrchu. [9]

(17)

~ 22 ~

Obr. 9. Schéma odchodu částic nárůstku s třískou a po obrobeném povrchu a vyznačení modifikací úhlů α a γ vlivem nárůstku.

Periodické vznikání a zanikání nárůstku a tím i sil s ním spojených sil může vést k vibracím soustavy, které mají taktéž negativní vliv na jakost povrchu obrobku.

Dále mění nárůstek tvar ostří, a tím i tloušťku odřezávané vrstvy základního materiálu. Se změnou hloubky záběru dochází ke změně řezných sil a opět může docházet k vibracím, které mají negativní vliv na výslednou drsnost povrchu. [8]

(18)

~ 23 ~

6 Charakteristika stroje a měřicího zařízení 6.1 Obráběcí stroj

Obráběcí operace byly uskutečněny na nástrojářské frézce FNG 32 od společnosti TOS Olomouc s.r.o. (obr. 10), která je součástí vybavení laboratoře Katedry obrábění a montáže TU v Liberci.

Hlavní technické parametry frézky. Podrobnější informace - viz Příloha 1.

Rozměr pracovní plochy 800x400 [mm]

Rozsah otáček vřetena 50 - 4000 [m·min^-1]

Celkový příkon stroj 22 [kVA]

Hmotnost stroje 2500 [kg]

Zastavěná plocha 2070 - 2120 [mm]

Výška stroje 2115 [mm]

Obr. 10 Frézka FNG 32

Ve vřetenu byla upnuta čelní fréza Narex 2460.12 ∅ D = 63 mm s vyměnitelnou břitovou destičkou Paramet SNON 120412, S30.

(19)

~ 24 ~ 6.2 Ruční refraktometr RLC ATC K71901

Refraktometr (obr. 11) je přístroj pro měření indexu lomu. Jeho principem je zjišťování mezního úhlu lomu.

Ruční refraktometr RLC ATC K71901 je nástroj sloužící k jednoduchému a rychlému určení koncentrace procesních kapalin. Procesní kapalina musí být dobře mísitelná s vodou. Stupnice refraktometru je ve stupních Brix (celková koncentrace všech látek rozpuštěných ve vodě, uváděné v procentech.

Tento typ refraktometru je schopen měřit koncentrace v rozmezí 0 až 18% Brix.

Obr. 11 Refraktometr RLC ATC K71901

6.3 Laboratorní profiloměr MITUTOYO

Laboratorní profiloměr MITUTOYO SV-2000 N2 (obr. 12) je zařízení, používané k určení jakosti obrobené plochy. Především parametrů Ra a nosného podílu plochy profilu. Pro zpracování naměřených údajů na profiloměru MITUTOYO jsme používali program SURFPAK 1.100, který má grafické i textové výstupy.

(20)

~ 25 ~

Obr. 12 Laboratorní profiloměr MITUTOYO

7 Experimentální část

7.1 Příprava zkušebních vzorků

Pro experimentální část bakalářské práce byly použity oceli 11 373, 12 050.1, 14 220, 16 220 dle ČSN EN 10020.

Vzorky materiálu byly k dispozici v laboratořích KOM, v rozměrech u oceli 11 373 a 16 220 45x120x30 mm, 12 050.1 40x150x40 mm a 14 220 30x115x60 mm.

U vzorků byla odstraněna defektní vrstva a zarovnán povrch materiálu.

7.2 Použitá procesní média

Pro experimentální část bakalářské práce jsme zvolili vodu a pět procesních kapalin od firmy Paramo: EOPS 1030, EOPS 2040, ERO – SB, ERO – SB PLUS a LACTIC.

Od firmy Paramo jsme dostali koncentráty procesních kapalin. V prostorách laboratoří KOM jsme koncentráty namíchali s užitkovou vodou. Koncentraci roztoků jsme následně měřili refraktometrem, a v případě potřeby jí upravili přidáním vody nebo koncentrátu procesní kapaliny

(21)

~ 26 ~ PARAMO LACTIC

Tvoří s vodou stabilní emulzi s dobrou ochrannou schopností proti atmosférické korozi a nízkou pěnivostí, která se používá jako řezná kapalina při obrábění kovů a jako těžko hořlavá kapalina pro nenáročné hydraulické mechanismy.

PARAMO EOPS 1030

Tvoří s vodou stabilní mikroemulzi s dobrou ochrannou schopností proti mikrobiálnímu napadení, atmosférické korozi a nízkou pěnivostí, která se používá jako řezná kapalina při obrábění kovových a nekovových materiálů a jako těžko hořlavá kapalina pro nenáročné hydraulické mechanismy.

PARAMO EOPS 2040

Tvoří s vodou vysoce stabilní mikroemulzi s obsahem vysokotlaké přísady a 40 - % ropného oleje. Používá se jako kapalina při obrábění kovů se zhoršenou nebo velice špatnou obrobitelností. Vedle běžných obráběcích operací je vhodná i pro složité obráběcí operace. Při aplikaci vyniká výraznou únosností mazacího filmu, smáčecí a oplachovací schopností.

PARAMO ERO - SB

Kapalina je určena pro obráběcí operace prováděné jak na konvenčních obráběcích strojích, tak i na NC a CNC obráběcích centrech. Vyhovuje pro třískové opracování širokého spektra ocelí, litin, neželezných kovů a jejich slitin. Její vynikající užitné vlastnosti nacházejí uplatnění zejména při obrábění lehkých slitin, ale i dalších materiálů se zhoršenou obrobitelností. Její vynikající mazací vlastnosti jsou využitelné i při operacích tváření plechů. Zvládá i hluboké tažení plechů a to zejména hlubokotažných do tloušťky cca 1,5 mm.

PARAMO ERO - SB PLUS

Tvoří s vodou mléčnou emulzi, která se používá jako řezná kapalina při obrábění kovů a jako těžko hořlavá kapalina pro některé nenáročné hydrostatické mechanismy.

(22)

~ 27 ~ 7.3 Metodika experimentů

Pro frézování ocelí byla použita frézka FNG 32 patřící do strojního vybavení laboratoře KOM. Materiál byl frézován čelní frézou Narex o průměru D = 60 mm s osazenou jednou vyměnitelnou břitovou destičkou.

Na pracovní desku stolu byl upnut svěrák, do kterého jsme dále upínali předem připravené vzorky. Na ovládacím panelu stroje byly navoleny potřebné řezné podmínky, a byl zvolen nulový bod obrobku. Provozní kapaliny byly do místa řezu přiváděny pomocí systému LOC LINE.

Vliv řezných podmínek a procesních kapalin jsme testovali na úsecích dlouhých 10 mm. Drsnost povrchu jsme následně měřili na laboratorním profiloměru MITUTOYO.

Na 10 místech každého úseku byla provedena měření, z kterých jsme získali průměrné hodnoty. Takto získané údaje jsme zpracovali do podoby grafů a tabulek.

8 Vyhodnocení experimentů

Účinek procesních kapalin na drsnost povrchu po čelním nesousledném frézování byl hodnocen parametrem Ra a nosným podílem. V experimentech byla porovnávána jakost povrchu, při frézovaní bez použití procesních kapalin za „sucha“, při použití užitkové vody a pěti procesních kapalin.

8.1 Zjišťování vlivu řezných podmínek na kvalitu povrchu

U čtyř vzorků ocelí by zkoumán vliv změny velikosti řezné rychlosti, posuvu, a hloubky záběru na drsnost povrchu, při nesousledném, čelním frézování bez použití procesních kapalin.

8.1.1 Vliv velikosti řezné rychlosti V

_c

na kvalitu povrchu

Číselné hodnoty Ra uvádí tabulka 1, a znázorňuje obrázek 13. Z experimentu bylo zjištěno, že s velikostí řezné rychlosti kvalita povrchu stoupá. Nejlepší kvality povrchu bylo dosaženo při velikosti řezné rychlosti Vc = 139 m·min^-1a nejhorší při velikosti řezné rychlosti Vc = 67 m·min^-1. Nejmenší hodnoty Ra a tudíž nejlepší kvalita povrchu byla dosažena u oceli 16 220, naopak nejhorší kvalitu povrchu měla ocel 11 373. Hloubka záběru byla 1 mm a velikost posuvu Vc = 0,05 mm·ot^-1.

(23)

~ 28 ~

Tab. 1 Hodnoty Parametru drsnosti povrchu Ra při různých velikostech řezné rychlosti V_c pro čtyři druhy ocelí.

Rychlost V_c [m·min^-

1] Ra [µm]

Materiál 11 373 12 050.1 14 220 16 220

67 1,6686 1,3108 1,1023 1,7191

91 1,6641 1,2439 0,9485 0,5653

115 1,2899 1,1094 0,9355 0,2713

139 1,3036 0,938 0,8953 0,256

Obr. 13 Hodnoty Parametru drsnosti povrchu Ra v závislosti na velikosti řezné rychlosti pro čtyři druhy ocelí

Největší rozdíl parametru drsnosti povrchu Ra mezi maximální a minimální hodnotou V_c byl zaznamenán u oceli 16 220 a to 85,1 %. Nejmenší rozdíl parametru drsnosti povrchu Ra mezi maximální a minimální hodnotou byl zaznamenán u oceli 14 220 a to 19 %.

Tab. 2 Rozdíl Ra v % při použití různých řezných rychlostí Vc

Materiál

Rozdíl Ra v % při

použití řezné rychlosti V_c = 67 a 139 m·min-1

11 373 21,88

12 050.1 28,4

14 220 19

16 220 85,1

0 0,5 1 1,5 2

50 70 90 110 130 150

R a [μ m ]

Vc

^[m∙min^-1^]

11373 12050 14220 16220

(24)

~ 29 ~

Číselné hodnoty nosného podílu uvádí tabulka 2 a znázorňuje obrázek 14.

Nejmenší velikosti nosného podílu bylo dosaženo u oceli 16 220 při použití velikosti řezné rychlosti V_c = 139 m·min^-1. Naopak největší hodnoty nosného podílu byly naměřeny u oceli 11 373 při použití velikosti řezné rychlosti Vc = 67 m·min^-1.

Tab. 3 Hodnoty nosného podílu při různých řezných rychlostech pro čtyři druhy ocelí.

Rychlost

[m/min] C_tp50[µm]

Materiál 11 373 12 050.1 14 220 16 220

67 9,0272 6,2818 5,7413 6,0485

91 6,5244 6,388 5,6784 1,4793

115 6,1776 4,2717 4,2193 1,0767

139 6,1009 3,3992 3,0082 0,9106

Obr. 14 Hodnoty nosného podílu v závislosti na řezné rychlosti pro čtyři druhy ocelí.

Největší rozdíl nosného podílu maximální a minimální hodnotou V_c byl zaznamenán u oceli 16 220 a to 85% z maximální hodnoty. Nejmenší rozdíl nosného podílu maximální a minimální hodnotou Vc byl zaznamenán u oceli 11 373 a to 32%

z maximální hodnoty.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

50 70 90 110 130 150

C

tp50

[μ m ]

Vc [m∙min

^-1

]

11373 12050 14220 16220

(25)

~ 30 ~

Tab. 4 Rozdíl nosného podílu v % při použití různých řezných rychlostí V_c

Materiál

Rozdíl nosného podílu v

% při použití řezné

rychlosti V_c = 67 a 139 m·min-1

11 373 32,2

12 050.1 46

14 220 47,7

16 220 85

8.1.2 Vliv velikosti posuvu f

ot

na kvalitu povrchu

Číselné hodnoty Ra uvádí tabulka 3 a znázorňuje obrázek 15. Z experimentu bylo zjištěno, že velikost posuvu nagativně ovlivňuje drsnost povrchu. Nejlepší drsnosti povrchu jsme zjistili při posuvu f_ot= 0,05 mm·ot^-1. hloubce záběru a_p = 1 mm a řezné rychlosti 67 m·min^-1. Nejhorší drsnosti povrchu jsme zjistili při posuvu f_ot= 0,2 mm·ot^-1. hloubce záběru a_p = 1 mm a řezné rychlosti V_{c =}67 m·min^-1. Nejlepší jakosti povrchu

z hlediska parametru Ra bylo dosaženo u oceli 14 220 při použití posuvu f_ot= 0,05 mm·ot^-1. Nejhorší parametr Ra byl zjištěn u oceli 16 220 při frézování posuvem

f_ot= 0,2 mm·ot^-1.

Tab. 5 Hodnoty parametru drsnosti povrchu Ra při různých velikostech posuvu f_ot pro čtyři druhy ocelí.

Posuv

[mm/ot] Ra [µm]

Materiál 11 373 12 050.1 14 220 16 220

0,05 1,6686 1,3108 1,1024 1,7191

0,1 1,7205 1,566 1,222 1,8268

0,15 1,7244 1,644 1,2711 2,0853

0,2 1,7866 1,7436 1,4823 2,611

(26)

~ 31 ~

Obr. 15 Velikost Parametru drsnosti povrchu Ra v závislosti na velikosti posuvu pro čtyři druhy ocelí.

Největší rozdíl parametru drsnosti povrchu Ra při použití fot = 0,05 mm·ot^-1a f_ot = 0,2 mm·ot^-1 byl zaznamenán u oceli 16 220 a to 34,16 %. Nejmenší rozdíl při použití těchto dvou posuvů byl zjištěn u oceli 11 373 a to 6,7 %.

Tab. 6 Rozdíl Ra v % při použití různých posuvůf_ot

Materiál

Rozdíl Ra v % při

použití posuvu f_ot = 0,05 a 0,2 mm·ot-1

11 373 6,7

12

050.1 24,7

14 220 25,7

16 220 33,8

Číselné hodnoty nosného podílu uvádí tabulka 4 a znázorňuje obrázek 16.

Nejmenší velikost nosného podílu, byla naměřena u oceli 16 220 při použití posuvu fot = 0,2 mm·ot^-1. Naopak největší velkost nosného podílu byla naměřena u oceli 11 373.

Největší rozdíl nosného podílu jsme zaznamenali u oceli 11 373 a to 38,9% z maximální hodnoty.

0,5 1 1,5 2 2,5 3

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

R a [μ m ]

f

_ot

[mm/ot]

11373 12050 14220 16220

(27)

~ 32 ~

Tab. 7 Hodnoty nosného podílu při různých velikostech posuvu pro čtyři druhy ocelí.

Posuv [mm/ot] Ctp50[µm]

Materiál 11 373 12 050.1 14 220 16 220

0,05 9,0272 6,2818 5,7413 6,0485

0,1 6,3151 6,7156 5,8165 4,9105

0,15 4,8704 6,3028 5,4254 4,8184

0,2 4,8266 5,8454 5,143 4,4331

Obr. 16 Velikost nosného podílu v závislosti na velikosti posuvu pro čtyři druhy ocelí.

Největší rozdíl nosného podílu při použití f_ot = 0,05 mm·ot^-1a f_ot = 0,2 mm·ot^-1 byl zaznamenán u oceli 11 373 a to 46,7 %. Nejmenší rozdíl při použití těchto dvou posuvů byl zjištěn u oceli 12 050.1 a to 7 %.

Tab. 8 Rozdíl nosného podílu v % při použití různých posuvůfot

Materiál

Rozdíl nosného podílu v

% při použití posuvu fot = 0,05 a 0,2 mm·ot-1

11 373 46,7

12 050.1 7

14 220 10

16 220 26,16

3 4 5 6 7 8 9 10

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

C

tp50

[μ m ]

f

_ot

[mm/ot]

11373 12050 14220 16220

(28)

~ 33 ~

8.1.3 Vliv hloubky záběru a

_p

na kvalitu povrchu

Číselné hodnoty Ra uvádí tabulka 5 a znázorňuje obrázek 17. Pro porovnání vlivu hloubky záběru, byly vybrány čtyři hodnoty hloubky záběru ap, při řezné rychlosti Vc = 67 m·min^-1a posuvu fot = 0,05 mm·ot^-1. Bylo zjištěno, že hloubka záběru ap nemá na drsnost povrchu vliv.

Tab. 9 Hodnoty parametru drsnosti povrchu Ra při různých hloubkách záběru ap

pro čtyři druhy ocelí Hloubka

[mm] Ra [µm]

Materiál 11 373 12 050.1 14 220 16 220

0,5 1,6437 1,2913 1,0965 1,7001

1 1,6686 1,3108 1,1024 1,7191

1,5 1,5985 1,2378 1,1209 1,7257

2 1,619 1,296 1,1028 1,6832

Obr. 17 Velikost Parametru drsnosti povrchu Ra v závislosti na hloubce záběru pro čtyři druhy ocelí.

Hloubka záběru měla na nosný podíl minimální vliv. Velikosti nosného podílu při různých hloubkách záběru byly pro jeden materiál podobné.

Tab. 10 Hodnoty nosného podílu při různých hloubkách záběru pro čtyři druhy ocelí.

Hloubka [mm] Ctp50[µm]

Materiál 11 373 12 050.1 14 220 16 220

0,5 9,693 5,9762 6,7084 7,0061

1 9,0272 6,2818 5,7413 6,0485

1,5 9,7487 5,296 5,5243 6,0025

2 9,817 5,5907 6,3602 7,15933

0,5 1 1,5 2

0 0,5 1 1,5 2 2,5

R a [μ m ]

a

_p

[mm]

11373 12050 14220 16220

(29)

~ 34 ~

Obr 18 Velikost nosného podílu v závislosti na hloubce záběru pro čtyři druhy ocelí.

8.2 Vliv procesních kapalin na kvalitu povrchu při frézování

Pro další část experimentu byly zvoleny řezné podmínky: hloubka záběru a_p = 1 mm, řezná rychlost V_c = 67 m·min^-1a velikosti posuvu f_ot = 0,05 a 0,2 mm·ot^-1.

8.2.1 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při posuvu f

ot

= 0,2 mm·ot

^-1

8.2.1.1 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 11 373

Číselné hodnoty naměřených parametrů Ra uvádí tabulka 11, obrázek 19 zobrazuje sestupnou velikost parametru Ra při použití posuvu fot = 0,2 mm·ot^-1u oceli 11 373. Pro frézování byla použita řezná rychlost V_c = 67 m·min^-1, posuv f_ot =0,2 mm·ot^-1 a hloubka záběru a_p = 1mm. Nejmenší hodnoty Ra byly naměřeny na povrchu frézovaném s použitím procesní kapaliny EOPS 2040. Největší hodnoty Ra byly naměřeny na povrchu frézovaném bez použití procesní kapaliny. Rozdíl mezi hodnotou parametru Ra bez použití procesní kapaliny a hodnotou parametru Ra při použití procesní kapaliny EOPS byl 32,7 %.

Tab. 11. Parametr drsnosti povrchu Ra při použití procesních kapalin u oceli 11 373

Procesní m. vzduch voda EOPS 1030 ERO - SB

PLUS ERO - SB LACTIC EOPS 2040

Ra [µm] 1,78 1,592 1,47 1,308 1,298 1,236 1,198

4 5 6 7 8 9 10 11

0 0,5 1 1,5 2 2,5

C

tp50

[μ m ]

a

_p

[mm]

11373 12050 14220 16220

(30)

~ 35 ~

Obr. 19 Parametr drsnosti povrchu Ra při použití procesních kapalin u oceli 11 373.

Nejlepší drsnosti povrchu bylo dosaženo s kapalinou EOPS 2040, zlepšení bylo 32,7 % oproti frézování bez použití procesní kapaliny. Průměrné zlepšení oproti frézování bez použití procesní kapaliny bylo 26,86%. Použití vody zlepšilo parametr drsnosti povrchu Ra o 11,8 % oproti frézování za „sucha“.

Tab. 12. Zlepšení Parametru drsnosti povrchu Ra oproti frézování za „sucha“.

Procesní kap. voda EOPS 1030 ERO - SB

PLUS ERO - SB LACTIC EOPS 2040 Zlepšení Ra oproti

frézování „sucha“

[%]

11,8 17,42 26,5 27,1 30,56 32,7

8.2.1.2 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 12 050.1

Číselné hodnoty naměřených parametrů Ra zobrazuje tabulka 13, obrázek 20 znázorňuje sestupnou velikost Ra při použití posuvu f_ot = 0,2 mm·ot^-1u oceli 12 050.1. Při použití, řezné rychlosti V_c = 67 m·min^-1, posuvu f_ot = 0,2 mm·ot^-1a hloubce záběru a_p = 1mm bylo dosaženo nejmenší drsnosti povrchu při použití procesní kapaliny LACTIC. Největší drsnosti povrchu bylo dosaženo bez použití procesní kapaliny. Rozdíl mezi hodnotou maximální a minimální byl 56,95 %.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

R a [ μ m ]

11 373

vzduch voda EOPS 1030 ERO - SB PLUS ERO - SB LACTIC EOPS 2040

(31)

~ 36 ~

Tab. 13. Parametr drsnosti povrchu Ra při použití procesních kapalin u oceli 12 050.1.

Procesní m. vzduch voda EOPS 1030 ERO - SB

PLUS ERO - SB EOPS 2040 LACTIC

Ra [µm] 1,744 1,204 0,918 0,866 0,767 0,788 0,749

Obr 20 Parametr drsnosti povrchu Ra při použití procesních kapalin u oceli 12 050.1.

Největší účinek na zlepšení parametru drsnosti povrchu Ra měla procesní kapalina LACTIC, a to o 56,95% oproti hodnotě naměření při frézování za „sucha“. Průměrně zlepšily kapaliny parametr drsnosti povrchu Ra o 53%, oproti frézování za „sucha“.

Použití vody zlepšilo parametr drsnosti povrchu Ra o 30,96 % oproti frézování za

„sucha“.

Tab. 14. Zlepšení parametru drsnosti povrchu Ra oproti frézování za „sucha“.

Procesní kap. voda EOPS 1030 ERO - SB

PLUS EOPS 2040 ERO - SB LACTIC Zlepšení Ra oproti

[%]

30,96 47,36 50,23 54,71 55,92 56,95

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

R a [ μ m ]

12 050.1

vzduch voda EOPS 1030 ERO - SB PLUS ERO - SB EOPS 2040 LACTIC

(32)

~ 37 ~

8.2.1.3 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 14 220

Číselné hodnoty naměřených parametrů Ra ukazuje tabulka 15, obrázek 21 zobrazuje sestupnou velikost Ra při použití posuvu fot = 0,2 mm·ot^-1u oceli 14 220. S použitím řezné rychlosti Vc = 67 m·min^-1, posuvu fot = 0,2 mm·ot^-1a hloubce záběru ap = 1 mm bylo dosaženo nejmenší drsnosti povrchu při použití procesní kapaliny EOPS 2040. Největší drsnosti povrchu bylo dosaženo bez použití procesní kapaliny. Rozdíl mezi hodnotou při použití procesní kapaliny EOPS 2040 a hodnotou bez použití procesní kapaliny, byl 18,9 %.

Tab. 15. Parametr drsnosti povrchu Ra při použití procesních kapalin u oceli 14 220.

Procesní m. vzduch voda ERO - SB

PLUS EOPS 1030 ERO - SB LACTIC EOPS 2040

Ra [µm] 1,482 1,429 1,331 1,268 1,259 1,316 1,2

Nejúčinnější z hlediska zlepšení parametru Ra byla procesní kapalina EOPS 2040, a to o 56,95% oproti hodnotě získaní při frézování „sucha“. Průměrně zlepšily kapaliny parametr drsnosti povrchu Ra o 53 %, oproti frézování za „sucha“. Použití vody zlepšilo parametr drsnosti povrchu Ra o 3,57 % oproti frézování za „sucha“.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

R a [ μ m ]

14 220

vzduch voda

ERO - SB PLUS EOPS 1030 ERO - SB LACTIC EOPS 2040

(33)

~ 38 ~

Procesní kap. voda ERO - SB

PLUS LACTIC EOPS 1030 ERO - SB EOPS 2040 Zlepšení Ra oproti

[%]

3,57 10 11,1 14,32 14,93 18,92

8.2.1.4 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 16 220

Číselné hodnoty naměřených parametrů drsnosti Ra uvádí tabulka 17, obrázek 22 ukazuje sestupnou velikost parametru Ra při použití posuvu f_ot = 0,2 mm·ot^-1u oceli 16 220. Při použití, řezné rychlosti V_c = 67 m·min^-1, posuvu f_ot = 0,2 mm·ot^-1a hloubce záběru ap = 1 mm bylo dosaženo nejmenší drsnosti povrchu při použití procesní kapaliny EOPS 1030. Největší drsnosti povrchu bylo dosaženo bez použití procesní kapaliny.

Rozdíl maximální a minimální hodnoty velikosti parametru Ra byl 23,2%.

Tab. 17. Parametr drsnosti povrchu Ra při použití procesních kapalin u oceli 16 220.

Procesní m. vzduch voda ERO - SB ERO - SB

PLUS EOPS 1030 EOPS 2040 LACTIC

Ra [µm] 2,611 2,243 2,238 2,043 2,005 2,203 2,007

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

R a [ μ m ]

16 220

vzduch voda ERO - SB ERO - SB PLUS EOPS 1030 EOPS 2040 LACTIC

(34)

~ 39 ~

Největší zlepšení parametru Ra bylo zjištěno u procesní kapaliny EOPS 1030, a to o 23,2% oproti hodnotě získaní při frézování bez použití procesní kapaliny. Průměrné zlepšení parametru drsnosti povrchu Ra oproti frézování bez použití procesních kapalin bylo 19,58%. Použití vody zlepšilo parametr drsnosti povrchu Ra o 14 % oproti frézování za „sucha“.

Procesní kap. voda ERO - SB EOPS 2040 ERO - SB

PLUS LACTIC EOPS 1030 Zlepšení Ra oproti

[%]

14,09 14,25 15,59 21,75 23,1 23,2

8.2.2 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při posuvu f

ot

0,05 = mm·ot

^-1

Procesní kapaliny vykazovaly při frézování posuvem f_ot = 0,05 mm·ot^-1buďto pouze malý kladný, nebo i negativní vliv na parametr drsnosti povrchu Ra.

8.2.2.1 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 11 373

Číselné hodnoty naměřených parametrů drsnosti Ra uvádí tabulka 19, obrázek 23 znázorňuje sestupnou velikost Ra při použití posuvu fot = 0,05 mm·ot^-1 u oceli 11 373. Při použití, řezné rychlosti Vc = 67 m·min^-1, posuvu fot = 0,05 mm·ot^-1a hloubce záběru ap = 1 mm bylo dosaženo nejmenší drsnosti povrchu při použití procesní kapaliny EOPS 2040. Největší drsnosti povrchu bylo dosaženo při použití užitkové vody. Rozdíl mezi hodnotou Ra maximální a minimální byl 23,25 %. Zlepšení při použití procesní kapaliny EOPS 2040 oproti frézování za „sucha“ bylo 8,63 %.

Tab. 19 Parametr drsnosti povrchu Ra při použití procesních kapalin u oceli 11 373.

Procesní m. voda vzduch EOPS 1030 ERO - SB

PLUS LACTIC ERO - SB EOPS 2040

Ra [µm] 1,987 1,669 1,651 1,647 1,617 1,577 1,525

(35)

~ 40 ~

Největší zlepšení parametru drsnosti povrchu Ra bylo zjištěno u procesní kapaliny EOPS 2040, a to o 8,6 % oproti hodnotě získaní při frézování bez použití procesní kapaliny.

Průměrné zlepšení parametru drsnosti povrchu Ra oproti frézování bez použití procesních kapalin bylo 3,9 %. Použití vody zhoršilo parametr drsnosti povrchu Ra o 19 % oproti frézování za „sucha“.

Tab. 20 Zlepšení parametru drsnosti povrchu Ra oproti frézování za „sucha“.

Procesní kap. EOPS 1030 ERO - SB

PLUS LACTIC ERO SB EOPS

2040 Zlepšení Ra oproti

frézování za

„sucha“ [%]

1,1 1,32 3,1 5,5 8,6

8.2.2.2 Vliv procesních kapalin na parametr drsnosti povrchu Ra při frézování oceli 12 050.1

Číselné hodnoty naměřených parametrů Ra uvádí tabulka 21, obrázek 24 znázorňuje sestupnou velikost Ra při použití posuvu fot =0,05 mm·ot^-1u oceli 12 050.1.

Při použití, řezné rychlosti Vc = 67 m·min^-1, posuvu fot = 0,05 mm·ot^-1a hloubce záběru ap = 1mm byly naměřeny nejmenší parametry Ra na úseku vzorku frézovaného bez použití procesní kapaliny. Největší drsnosti povrchu byly naměřeny při použití procesní kapaliny EOPS 2040. Rozdíl mezi hodnotou maximální a minimální byl 34,86 %.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Ra [μm]

11 373

voda vzduch EOPS 1030 ERO - SB PLUS LACTIC ERO - SB EOPS 2040

~ 8 ~ Seznam použitých zkratek a symbolů

~ 6 ~ Obsah

~ 7 ~

~ 8 ~ Seznam použitých zkratek a symbolů

~ 9 ~ 1 Úvod

~ 10 ~ 2 Frézování [10]

2.1 Způsoby frézování

2.1.1 Frézování obvodové a čelní

~ 11 ~ 2.1.2 Frézování sousledné a nesousledné

3 Procesní prostř

3.1 Kapalné prostř

3.1.1 Vodou mísitelné procesní kapaliny

~ 12 ~

Procesní prostředí

Kapalné prostředí

Vodou mísitelné procesní kapaliny

~ 13 ~ Minerální kapaliny

Polosyntetické kapaliny

Syntetické kapaliny

Speciální kapaliny

3.1.2 Vodou nemísitelné procesní kapaliny

~ 14 ~ Rostlinné oleje

Minerální oleje

Syntetické oleje

3.2 Působení a požadavky

3.2.1 Mazací účinek

~ 15 ~ 3.2.2 Chladící účinek

3.2.3 Čistící účinek

3.2.4 Ochranný účinek

~ 16 ~ 4 Drsnost povrchu [1]

4.1 Význam drsnosti, její druhy a hodnocení

~ 17 ~

   =

∑  = ∑

~ 18 ~

= min.

∑  ´

~ 19 ~

4.2 Charakteristiky drsnosti povrchu

4.2.1 Střední aritmetická úchylka profilu Ra

Ra =

∣

y(x) ∣ dx

nebo

Ra =

∑

∣   ∣

~ 20 ~

4.2.2 Nosný podíl C

C

=

~ 21 ~

5 Nárůstek

~ 22 ~

~ 23 ~

6 Charakteristika stroje a měřicího zařízení 6.1 Obráběcí stroj

~ 24 ~ 6.2 Ruční refraktometr RLC ATC K71901

6.3 Laboratorní profiloměr MITUTOYO

~ 25 ~

7 Experimentální část

7.1 Příprava zkušebních vzorků

7.2 Použitá procesní média

~ 26 ~ PARAMO LACTIC

PARAMO EOPS 1030

PARAMO EOPS 2040

PARAMO ERO - SB

PARAMO ERO - SB PLUS

~ 27 ~ 7.3 Metodika experimentů

8 Vyhodnocení experimentů

8.1 Zjišťování vlivu řezných podmínek na kvalitu povrchu

8.1.1 Vliv velikosti řezné rychlosti V

na kvalitu povrchu

~ 28 ~

R a [μ m ]

Vc

~ 29 ~

C

[μ m ]

Vc [m∙min

]

=

∑ = ∑

∑ ´

∣ ∣