Projektuj?c ?amacz wiórów do narz?dzi tokarskich, nale?y przede wszystkim wzi?? pod uwag? charakterystyk? zwijania si? i ?amania wiórów. Te dwa elementy zostan? szczegó?owo omówione poni?ej.

Kierunek sp?ywu wiórów i k?t sp?ywu wiórów φλ

Kierunek sp?ywu wiórów ma istotny wp?yw na zwijanie si? i ?amanie wiórów, a k?t pomi?dzy kierunkiem sp?ywu a p?aszczyzn? g?ównej kraw?dzi skrawaj?cej nazywany jest k?tem sp?ywu wiórów φλ, jak pokazano na rysunku 1. W przypadku swobodnego skrawania ortogonalnego wióry wyp?ywaj? w kierunku pionowym do kraw?dzi skrawaj?cej, a k?t sp?ywu wiórów φλ wynosi w przybli?eniu 0. W przypadku swobodnego skrawania uko?nego (np. przy u?yciu nachylonych narz?dzi do strugania o szerokiej kraw?dzi skrawaj?cej), k?t sp?ywu wiórów jest w przybli?eniu równy k?towi natarcia (φλ = λse ). Jednak w przypadku ogólnego skrawania ma na to wp?yw nie tylko g?ówna kraw?d? skrawaj?ca, ale tak?e dodatkowa kraw?d? skrawaj?ca. Podsumowuj?c, zasada jest taka, ?e wióry powinny wyp?ywa? w kierunku minimalizuj?cym zu?ycie energii. Je?eli kierunek rowka ?amacza wiórów nie pokrywa si? z kierunkiem przep?ywu wiórów, mo?e to mie? wp?yw na skuteczno?? ?amania wiórów.

Rysunek 1 Wp?yw k?ta sp?ywu wiórów (φλ) na zwijanie si? wiórów

Zwijanie chipów

Podczas przep?ywu wiórów wióry zwijaj? si?, a kierunek i zwijanie si? wiórów decyduje o ich kszta?cie. Gdy wióry zwijaj? si? jedynie w gór?, wzd?u? kierunku grubo?ci wióra, o? zwijania wióra jest równoleg?a do dolnej powierzchni wióra, a k?t pomi?dzy nimi wynosi θ = 0°. Przy ró?nych k?tach przep?ywu wiórów φλ powstaj? ró?ne kszta?ty wiórów.

Jak pokazano na rysunku 1, gdy φλ = 0°, a wióry nie maj? przep?ywu bocznego, powstaj? wióry p?askie, spiralne (wióry przypominaj?ce cewk?). Gdy φλ ≠ 0°, wióry zwijaj? si? w gór?, a tak?e poruszaj? si? wzd?u? swojej osi zwijania, tworz?c ruch spiralny wiórów. Gdy φλ jest stosunkowo du?e i odleg?o??, na jak? przemieszcza si? wiór podczas jednego obrotu, jest wi?ksza lub równa nominalnej szeroko?ci warstwy skrawanej, powstaj? wióry rurowe, spiralne. Je?li φλ jest stosunkowo ma?e, a wiór przemieszcza si? na mniejsz? odleg?o?? wzd?u? osi zawijania, bardziej prawdopodobne jest, ?e utworz? si? sto?kowe wióry spiralne (wióry w kszta?cie wie?y).

Gdy wióry s? zwijane jedynie w bok (na boki) i nie s? zawijane do góry, o? zwijania wiórów jest prostopad?a do dolnej powierzchni wióra (θ = 90°), tworz?c spiralne wióry w kszta?cie podk?adki.

Gdy wióry zwijaj? si? zarówno do góry, jak i na boki, a k?t sp?ywu wiórów φλ nie jest zerowy, mog? powstawa? wióry spiralne pier?cieniowe lub sto?kowe, w zale?no?ci od warto?ci ró?nych parametrów. Promień krzywizny rDX wiórów zawijaj?cych si? do góry jest powi?zany z parametrami rowka ?amacza wiórów. Bior?c za przyk?ad ?ukowy rowek ?amacza wióra o linii prostej, gdy dolna powierzchnia wióra styka si? z wyst?pem rowka ?amacza wióra, jak pokazano na rysunku 2. ?redni promień krzywizny rDX, przy którym wióry zwijaj? si? w rowku ?amacza wióra, mo?e oblicza? na podstawie zale?no?ci geometrycznych:

W formule

Wn – szeroko?? rowka ?amacza wióra (mm);

hn – g??boko?? rowka ?amacza wióra (mm);

hDX – Grubo?? wióra (mm);

lf – d?ugo?? wióra stykaj?cego si? z poprzedni? powierzchni? podczas skrawania stali, lf ≈ hDX (mm).

Rysunek 2 Wp?yw rowka wiórowego na zwijanie si? wiórów

 

Kszta?ty i parametry rowków wiórowych

Kszta?t rowka wiórowego

Rowek ?amacza wióra w tokarce spawalniczej jest szlifowany podczas ostrzenia narz?dzia, natomiast w przypadku narz?dzi tokarskich wymiennych jest bezpo?rednio prasowany i formowany podczas produkcji ostrza.

Klasyfikacja kszta?tów rowków wiórowych na podstawie przekroju

Liniowo-ko?owy rowek ?amacza wióra: Ten typ przekroju sk?ada si? zarówno z ?uków prostych, jak i ogólnych. Przedni? cz??? narz?dzia tokarskiego tworzy p?aski przekrój zbli?ony do kraw?dzi skrawaj?cej, a podstawowe parametry rowka ?amacza wiórów to: szeroko?? Wn = 10,7)Wn, k?t klina βo ≤ 40, ujemna szeroko?? natarcia bn ≤ fo. Rn i Wn to g?ówne czynniki wp?ywaj?ce na powstawanie wiórów, przy czym wielko?? Rn bezpo?rednio wp?ywa na promień krzywizny wióra.

Rysunek 3 – Podstawowy przekrój rowka wiórowego

Wielok?tny rowek ?amacza wióra: Jest utworzony przez przeci?cie dwóch prostych odcinków. K?t dolny rowka θ zast?puje rol? wspomnianego wy?ej promienia ?uku Rn. W przypadku wybrania ma?ej warto?ci promień krzywizny wióra jest ma?y. Je?li θ jest zbyt ma?e, mo?e to spowodowa? zablokowanie wióra w rowku, co prowadzi do upakowania wiórów. Je?li θ jest zbyt du?e, mo?e zwi?kszy? promień krzywizny wióra i zmniejszy? ryzyko jego z?amania. Ogólnie zaleca si?, aby k?t rowka wynosi? od 110° do 120°.

Rowek ?amacza wióra w kszta?cie pe?nego ?uku: Przy tych samych warunkach k?ta czo?owego i szeroko?ci rowka, rowek ?amacza wióra w kszta?cie pe?nego ?uku charakteryzuje si? wi?ksz? wytrzyma?o?ci? kraw?dzi skrawaj?cej. Dlatego nadaje si? do wi?kszych narz?dzi tokarskich i narz?dzi tokarskich o wi?kszym k?cie przednim. Istnieje nast?puj?ca przybli?ona zale?no?? pomi?dzy szeroko?ci? rowka Wn, promieniem ?uku Rn i k?tem czo?owym γo:

Klasyfikacja wed?ug k?ta nachylenia rowka wiórowego

K?t nachylenia rowka ?amacza wiórów to k?t, pod jakim rowek ?amacza wiórów jest nachylony wzgl?dem g?ównej kraw?dzi skrawaj?cej. Istniej? trzy formy, jak pokazano na rysunku 4.

Rysunek 4 – Typowe k?ty nachylenia rowka wiórowego

Kszta?t A: ten kszta?t rowka obejmuje otwarty pó?rowek o równej szeroko?ci i g??boko?ci z przodu i z ty?u, znany jako styl równoleg?y. Ten kszta?t rowka pozwala uzyska? dobre efekty ?amania wiórów w szerokim zakresie zmian posuwu. Jednak?e w przypadku p?ytek narz?dziowych o okre?lonej szeroko?ci rowka ich zakres ?amania wiórów jest stosunkowo w?ski, a szeroko?? rowka nale?y ustala? na podstawie pr?dko?ci posuwu.

Kszta?t Y: Charakteryzuje si? otwartym pó?rowkiem z szerszym przodem i w??szym ty?em, znanym równie? jako styl zewn?trzny pochylony. W tym kszta?cie rowka punkt A charakteryzuje si? du?? pr?dko?ci? skrawania, w?sk? szeroko?ci? rowka i ma?? g??boko?ci? rowka. Wióry maj? w tym miejscu tendencj? do zwijania si?, z ma?ym promieniem zwijania. W punkcie B zwijanie si? wiórów jest powolne, rowek jest g??boki, a dno rowka tworzy ujemny k?t natarcia, co u?atwia kontakt wiórów z powierzchni? przedmiotu obrabianego i tworzenie wiórów w kszta?cie ?uku. Ten kszta?t rowka jest odpowiedni dla umiarkowanych pr?dko?ci posuwu wstecznego (ap), gdzie ?amanie wiórów jest stabilne i niezawodne. Jednak?e, gdy ap jest du?e, znaczna ró?nica w promieniu skr?cenia pomi?dzy punktami A i B mo?e prowadzi? do zatykania wiórów.

Kszta?t K: Ten kszta?t rowka charakteryzuje si? w?skim przednim i szerszym otwartym pó?rowkiem z ty?u, znanym równie? jako styl wewn?trzny pochylony. W przeciwieństwie do kszta?tu Y, punkt B w tym rowku ma w??sz? szeroko?? i mniejsz? g??boko??, a dno rowka ma dodatni k?t natarcia, co powoduje, ?e wióry ?atwo odchodz? od przedmiotu obrabianego i tworz? spiralne wióry rurowe lub pier?cieniowe. Jego zakres ?amania wiórów jest stosunkowo w?ski i nadaje si? g?ównie do zastosowań przy ma?ych obj?to?ciach skrawania, wykańczaniu, pó?wykańczaniu i prowadzeniu sp?ywu wiórów z otworów podczas obróbki otworów.

Dobór parametrów rowka wiórowego

(1) Podczas skrawania stali ?redniow?glowej z umiarkowanymi posuwami wstecznymi i posuwami (ap = 10,6 mm/obr.) przy u?yciu narz?dzi tokarskich z w?glika spiekanego, aby uzyska? wióry w kszta?cie litery C, zaleca si? stosowanie prostego ?uku ko?owego rowek ?amacza wióra.

W przypadku ma?ych posuwów wstecznych (ap < 1 mm) zalecany rowek ?amacza wiórów wspomniany powy?ej mo?e nie ?ama? wiórów ?atwo. Ze wzgl?du na szeroko?? rowka ?amacza wiórów, wióry pod dzia?aniem ?uku wierzcho?kowego narz?dzia i pomocniczej kraw?dzi skrawaj?cej mog? przemieszcza? si? w kierunku pierwotnej kraw?dzi skrawaj?cej w pobli?u wierzcho?ka narz?dzia, nie przechodz?c przez dno rowka, nie powoduj?c w ten sposób dodatkowego odkszta?cenia zawijaj?cego . Jak pokazano na rysunku 5, mo?na zastosowa? rowek ?amacza wióra w kszta?cie litery D, szlifowany pod k?tem 45° lub wybra? prosty rowek ?amacza wióra w kszta?cie ?uku ko?owego w kszta?cie litery A. Gdy f = 0,1 mm/r, mo?na przyj?? Wn = 3f, hn = f, Rn = f/2.

W przypadku du?ych posuwów wstecznych i posuwów (ap > 10 mm, f = 0,6~1,2 mm/r), ze wzgl?du na szerokie i grube wióry, utworzenie wióra w kszta?cie litery C mo?e ?atwo uszkodzi? kraw?d? skrawaj?c? i spowodowa? rozpryskiwanie wiórów, co mo?e by? niebezpieczne. Zazwyczaj stosuje si? rowek z ?amaczem wiórów w kszta?cie pe?nego ?uku ko?owego, o zwi?kszonym promieniu Rn i zmniejszonej g??boko?ci rowka.

Rys.5 Rowek pod k?tem 45 stopni o ma?ej g??boko?ci skrawania i zasi?gu wiórów

Ze wzgl?du na znaczne odkszta?cenie wiórów ze stali niskow?glowej, grubo?? wióra hDX jest w tych samych warunkach grubsza ni? w przypadku stali ?redniow?glowej, co u?atwia ?amanie wiórów. Praktyka skrawania pokaza?a, ?e przy zastosowaniu tych samych parametrów rowka ?amacza wióra zakres wiórów dla stali niskow?glowej jest szerszy ni? dla stali ?redniow?glowej. Dlatego przy skrawaniu stali niskow?glowej mo?na stosowa? takie same parametry rowka ?amacza wióra, jak przy skrawaniu stali ?redniow?glowej.

(2) Podczas skrawania stali stopowych, takich jak 18CrMnTi, 38CrMoAl, 38CrSi itp., ogólnie zaleca si? stosowanie zewn?trznego, sko?nego rowka ?amacza wióra. Szeroko?? rowka Wn i promień ?uku Rn nale?y odpowiednio zmniejszy?, aby u?atwi? odkszta?canie wiórów ze wzgl?du na zwi?kszon? wytrzyma?o?? i udarno?? stali stopowej, dzi?ki czemu ?amanie wiórów b?dzie skuteczniejsze.

Podczas skrawania metali cz?sto wyst?puj? materia?y szczególnie trudne do wykrawania, takie jak stopy wysokotemperaturowe, stal o wysokiej wytrzyma?o?ci, stal trudno?cieralna, stal nierdzewna i metale nie?elazne, takie jak czysta mied?, mied? beztlenowa i czyste ?elazo.

Jak pokazano na rysunku 6, k?t fazowania o podwójnej kraw?dzi mo?na zastosowa? w po??czeniu z typowym zewn?trznym sko?nym rowkiem ?amacza wiórów. Szeroko?? rowka Wn jest zwykle ustawiana w zakresie od 3,5 do 5 mm, zewn?trzny k?t sko?ny τ wynosi od 6° do 8°, k?t fazowania pierwszej kraw?dzi λs1 wynosi -3°, k?t fazowania drugiej kraw?dzi λs2 wynosi od -20° do -25 °, a d?ugo?? Lλs2 wynosi ap/3. Optymalne parametry skrawania to: ap=40,35mm/r oraz vc=80~100m/min. To narz?dzie ma doskona?? wytrzyma?o?? końcówki, du?y promień zawijania wiórów i zazwyczaj wytwarza sto?kowe wióry spiralne lub krótkie spiralne wióry w kszta?cie rurki. Jednak?e generuje ono w przypadku 20% do 30% wy?sze si?y promieniowe w porównaniu z jednoostrzowymi narz?dziami k?towymi do fazowania i nie powinno by? stosowane, gdy sztywno?? uk?adu obróbkowego jest niska.

Rysunek 6 Obustronna, k?towa kraw?d? skrawaj?ca