A forgácsképződés hatására a szerszám dolgozó része felmelegszik, mechanikai igénybevételt szenved. A melegedés miatt a szerszám keménysége és szilárdsága csökken, a fellépő súrlódás miatt pedig kopik. A kopás a szerszám egyes részein különböző kopásformákat okoz.

A jellemző főbb kopásformák: hátkopás, homlokkopás, kráteres kopás, élkopás és csúcskopás (1.20. ábra). Ezen kívül keményfém és kerámia szerszámanyagokon csorbulás miatti elhasználódás is bekövetkezhet.

1.20. ábra

A leggyakrabban előforduló kopásforma a hátkopás és a vele egy időben keletkező kráteres kopás (1.21. ábra). A kopás nagyságát az él-normálsíkban értelmezzük.

1.21. ábra

A kopásformák közül az élkopás nehezen mérhető, a homlokkopás pedig nem egyértelmű, ezért a legáltalánosabban elfogadott éltartam kritérium - könnyű mérhetősége miatt - a hátkopás. Természetesen nem közömbös a krátermélység sem, mert ha ez túlságosan megnövekszik, fennáll a főél letörésének a veszélye. Ezért a gyakorlatban kialakult a megengedett irányérték: KT = 0,06 + 0,3 · s (ahol s az előtolás nagysága).

A kopás időbeli változását a kopásgörbe általános alakjával jellemezzük (1.22. ábra).

1.22. ábra

A kezdeti gyors kopás (a) oka az, hogy a szerszám fogásban levő részéről az előzetes megmunkálásból visszamaradt roncsolódott részek gyorsan lekopnak, a szerszám mintegy "bekopik".

A bekopást követi az egyenletes kopás szakasza (b), amikor egyenlő idő alatt közel egyenlő anyagmennyiség kopik le a szerszámról. Ebben a szakaszban a szerszám súrlódási és hőmérsékleti viszonyai csak kismértékben változnak. A kopás növekedésével azonban a szerszám forgácsolóképessége csökken, súrlódó felülete növekszik, és egyenlőtlenné válik.

A forgácsolás körülményeitől függően egy bizonyos kopásérték elérésekor a súrlódás hirtelen megnő (c szakasz), növekszik a szerszámél hőmérséklete, és csökken az él környezetében a szerszám szilárdsága. A kisebb szilárdságú részecskéket a tárgy és a forgács anyaga lesodorja, a szerszámkopás intenzitása megnövekszik, a szerszámél leég vagy lemorzsolódik. Az ilyen jellegű kopást túlkopásnak nevezzük.

A túlkopás szakaszán nem célszerű forgácsolni, mert kis forgácsolási időhöz is nagy kopás tartozik. A szerszámot tehát a túlkopási szakasz kezdete előtt, az egyenletes kopási szakasz vége felé kell újraélezni. Az újraélezés időpontjáig keletkező kopás nagyságát megengedett kopásnak nevezzük (D_meg).

A szerszám kopásának számos jele és következménye van:

• a megmunkált felületen fényes csík jelenik meg,
• az előtolás és fogásvétel irányú erők hirtelen megnövekednek,
• növekszik a forgácsolási hőmérséklet,
• növekszik a forgácsolás teljesítményszükséglete,
• megváltozik a forgács alakja és színe,
• megváltozik a forgácsolt méret,
• romlik a felületi minőség,
• a keményfém szerszám éle kipattogzik,
• jellegzetes sivító hang hallatszik, fokozódnak a rezgések.

Az éltartam nagyságára befolyást gyakorol minden olyan tényező, amely a forgácsolási folyamattal kapcsolatos. Gyakorlati tapasztalatok szerint azonban a forgácsolási adatok közül leginkább a forgácsolósebesség befolyásolja a szerszám éltartamát.

Az éltartam és a forgácsolási sebesség közötti összefüggést kísérleti mérésekkel lehet meghatározni. Meghatározott körülmények között (azonos fogásmélység és előtolás mellett) megmérik az egyes sebességi fokozatokhoz tartozó szerszám éltartamokat. Az összetartozó értékeket T - v diagramban ábrázolva, a mérési pontok összekötésével hiperbolát kapunk, amely logaritmikus tengelybeosztású diagramban egyenest ad (1. 23. ábra).

1.23. ábra

Ezt a törvényszerűséget F.W.Taylor ismerte fel 1907-ben, aki a róla elnevezett Taylor-egyenes egyenletét a következőképpen írta fel:

Az üzemi gyakorlatban általában előre meghatározzák, hogy mekkora éltartamot kívánnak elérni, és ehhez állítják be a forgácsolási sebességet. Az előző összefüggés alapján a beállítandó sebesség:

ahol C' = C"^m a tárgy anyagától, a szerszámtól és a forgácsolás körülményeitől függ. Az összefüggés alapján C' = v, ha T = 1 min.

Az m éltartamkitevő nagyságát az 1. 23. ábra diagramjából lehet meghatározni:

A következő táblázatban példaként néhány éltartamkitevő értékét tekinthetjük meg:

Az éltartam és a forgácsvastagság közötti összefüggést is kísérletekkel lehet meghatározni. Ebben az esetben a forgácsolási sebességet és a forgácsszélességet kell állandó értéken tartani, s változó forgácsvastagság mellett kell a szerszám éltartamokat mérni. Az összetartozó T - h értékek az 1. 24. ábra szerinti diagramot adják.

1.24. ábra

Állandó éltartam mellett a forgácsvastagság és a forgácsolási sebesség összefüggése az 1.25. ábra szerint változik.

1.25. ábra

Az ábráról leolvasható, hogy a forgácsvastagság változtatásakor a forgácsolási sebesség az éltartamhoz hasonlóan változik. A v - h összefüggés hiperbolikus jellegű, T = 1 min esetén

alakban írható fel.

Az y_v tényező értéke acél munkadarab gyorsacél szerszámmal történő esztergálásakor h < 0,2 mm esetén 0,33, míg h > 0,2 mm esetén 0,66.

Ha az előző összefüggésben az éltartam hatását is figyelembe akarjuk venni, akkor a

egyenlettel összevetve

adódik.

1.26. ábra

A gyakorlati számítóképletekben a forgácsolási sebesség és a forgácsszélesség közötti összefüggést fejezik ki:

Így a forgácsolási sebességre vonatkozó összesített képlet:

Ez az összefüggés a forgácsolási számítások egyik legfontosabb összefüggése. Az összefüggésben C', x_v, y_v és m elsősorban a tárgy és a szerszám anyagától, valamint a forgácsolási módtól függő állandók. Értékeiket táblázatokban összefoglalva közlik a vonatkozó kézikönyvek.

A táblázatokban általában a T₀ gazdaságos éltartam nagyságát közlik (például, ha gyorsacél esztergálással csúcsesztergapadon nagyolnak, akkor T₀ = 60 min).

Ha a T₀ = konstans értéket behelyettesítjük összefüggésünkbe, és a

bevezetését elfogadjuk, és ha pl. T₀ = 60 min, akkor az összefüggés

alakban írható, ahol v₆₀ az a forgácsolási sebesség, amellyel adott forgácsszélesség és forgácsvastagság mellett 60 min éltartam adódik.

A következő táblázat - példaként - néhány C'_v60 értéket tartalmaz R2 jelű gyorsacél szerszámmal, hűtés nélkül végzett esztergáláskor:

Az éltartam nagyságára egy anyagfajtán belül az anyag szakítószilárdsága, illetve keménysége van a legnagyobb hatással:

, ill.

A kísérletek során C'_v0 nagyságát melegen hengerelt és forgácsolással revétlenített acélanyagra, illetve kéregtelenített öntött vasra határozzák meg. Ha a gyakorlatban nem ilyen állapotú anyagot kell forgácsolni, akkor a K_nv és K_cv helyesbítő tényezővel kell számolni. Revés, illetve kérges anyagra: K_mv = 0, 8...0,9. Ha a forgácsolt acélanyag nem melegen hengerelt, hanem hidegen húzott, akkor K_cv = 1,1.

Ha a táblázati adatokkal számított forgácsolási sebesség v₀, akkor a tényleges sebesség:

Pontosabb számításokhoz a szerszám anyagán kívül még figyelembe kell venni:

• az elhelyezési szög hatását (K_kv),
• a csúcssugár hatását (K_rv),
• a homloklap-kialakítás hatását (K_kv),
• a szerszám szárkeresztmetszetének a hatását (K_F).

A felsorolt helyesbítő tényezők együttes szorzatát szerszámhelyesbítő tényezőnek nevezik:

Az eddig felsoroltakon kívül a szerszám hűtését is figyelembe lehet venni. Ha a forgácsolást hűtéssel végzik: K_h = 1,18. A hátkopás nagyságát figyelembevevő tényező: K_Dv.

Összefoglalva és egy összefüggésben felírva, a gazdaságos forgácsolási sebesség meghatározására alkalmas számítóképlet (a kibővített Taylor-egyenlet):

  A jegyzet elejére     Az oldal elejére     A következő oldalra