OBRÁBANIE

Obrábanie je pracovný proces, pri ktorom polovýrobok dostáva požadovaný tvar a rozmer strojovej súčiastky odoberaním čiastočiek materiálu z povrchovej vrstvy. Úprava povrchu materiálov sa najčastejšie uskutočňuje rezaním, pri ktorom sa od základného materiálu oddeľujú triesky. Preto sú súčasné teórie odvodené od mechanizmu premeny materiálu na triesku. Funkciou obrábania je dať materiálom alebo polovýrobkom tzv. funkčnú presnosť, charakterizovanú rozmermi a stavom obrobených povrchov. Technológia obrábania sa realizuje v sústave stroj – prípravok – nástroj – obrobok. Stroje zaradené v tejto sústave sa nazývajú obrábacie stroje, prípravky a nástroje – rezné nástroje a objekty technologického spracovania – obrobky.

Rozdelenie obrábania:

- Sústruženie
- Vŕtanie
- Vyvrtávanie
- Vystruhovanie
- Vyrubovanie
- Frézovanie
- Hobľovanie
- Obrážanie

Proces rezania sa koncentruje do oblasti kontaktovania reznej hrany nástroja s obrábaným materiálom. Táto časť tvorí tzv. zónu rezania. V kontaktnej zóne sa uskutočňujú premeny obrobku, ktorý na začiatku procesu zmien má iný tvar ako po ich skončení. Zo zóny rezania ako výstupné prvky vychádzajú obrobená plocha a trieska.

Charakteristika obrobku

Obrobok - je primárny prvok technologickej sústavy. Riešenia, ktoré zabezpečujú jeho požadované zmeny, napĺňajú úlohy technologického procesu.

Plochy na obrobku:

- Obrábaná plocha - je plocha polovýrobku, ktorú treba v procese obrábania odstrániť a nahradiť novovzniknutou plochou.
- Rezná plocha - sa vytvára bezprostredne za reznou hranou nástroja.
- Obrobená plocha - je výsledkom obrábania a tvoria ju zvyšky reznej plochy.

Tvar obrábanej plochy závisí od tvaru polovýrobku. Obrobená plocha vzniká ako obalová plocha častí reznej plochy. Obrobky môžu mať po obrábaní rovnaký tvar, líšia sa však rozmermi.

Charakteristiky nástroja

Makrogeometrické charakteristiky nástroja:

-Rezná časť - je predstavovaná rezným klinom, pričom jeho tvar je charakterizovaný tvoriacimi plochami (čelnou a chrbtovou). Po čelnej ploche kĺže trieska. Chrbtová plocha sa dotýka s reznou plochou alebo je obrátená smerom k obrobenej ploche. Niekedy má rezný klin na čele alebo na chrbte úzku plôšku, ktorú nazývame fázkou.

-Rezná hrana - je priesečnicou čelnej a chrbtovej plochy môže byť priamka alebo krivka, prechádza do hrotu.

Mikrogeometrické charakteristiky nástroja:

-závisia od spôsobu jeho výroby. Z hľadiska styku nástroja s obrobkom treba brať do úvahy reálny tvar reznej hrany, t.j. mikrogeometriu chrbtovej a čelných plôch a oblasť prechodu chrbtovej a čelnej plochy, ktoré sa vyjadrujú reznou hranou. Rezná hrana nikdy nie je ideálne ostrá. Mikrogeometrické charakteristiky nástroja závisia od spôsobu jeho výroby.

Tvorenie triesky, druhy triesok

Najjednoduchšia schéma tvorenia triesky predpokladá, že odstrihnutie triesky prebieha v jednej rovine (strižnej). Táto schéma predpokladá tvorenie plynulej triesky bez nárastu, s veľmi úzkou zónou primárnej deformácie, ktorá sa zjednodušuje na rovinu. Na základe značného počtu experimentálnych štúdií zameraných na určenie skutočného objemu a formy zóny deformácie, vzniklo viacero schém tvorenia triesky, ktoré vzťahujú mechanizmus premeny čiastočiek kovu nie na jedinú rovinu, ale na objem tzv. primárnej zóny deformácie.

Na druh vytvorenej triesky v podstatnej miere vplýva stav napätosti v zóne rezania. Stav napätosti v odrezávanej vrstve sa určuje pomerom maximálnych tangenciálnych napätí k maximálnym normálnym napätiam. Tieto napätia závisia v podstate od druhu obrábaného materiálu, ako aj od podmienok práce. Podľa stavu napätosti v zóne rezania môžu vzniknúť dva druhy triesok:

- Trhané triesky - vznikajú pri obrábaní materiálov, ktoré sú v oblasti rezania krehké. Majú tvar samostatne sa vytvárajúcich elementov materiálu, ktoré sú tlakom nástroja vytrhávané z obrábaného materiálu a majú podľa podmienok rôznu veľkosť. Trhaná trieska má nerovný tvar na strane obrátenej k nožu a na opačnej strane je hladká. Pri tvorení trhanej triesky je obrobená plocha drsná, pokrytá prehĺbeninami a vyvýšeninami. Najčastejšie sa vyskytuje pri obrábaní sivej liatiny a bronzu.

- Strihané triesky - vznikajú pri obrábaní materiálov, ktoré sú v oblasti rezania plastické. Podľa stupňa plastickosti má strihaná trieska rôzne tvary a to:
                              
        - Elementárna trieska pozostávajúca z postupne odstrihnutých častíc
        - Stupňovitá trieska, pozostávajúca z jednotlivých, spolu spojených elementov, ktoré sa však na štruktúre jasne od seba odlišujú.
        - Plynulá trieska je najobvyklejším druhom strihanej triesky. Vytvára sa zvyčajne vo forme dlhej skrútenej stuhy.

Rezný odpor, rezná sila

Pôsobenie čela noža na triesku vyvolá sily normálneho tlaku Fn a trenia Ft, rozdelené na ploche styku triesky s nožom. Tieto zložkové sily dávajú výslednú silu.

Oddeľme triesku rovinou AM, ktorá prechádza cez reznú hranu a považujme oddelenú časť za voľnú. Ak trieska nie je taká dlhá, aby sa stočila a mohla sa oprieť o obrábaný predmet, vtedy na triesku pôsobí len jej liať a sily vyvolávajúce jej vzájomné pôsobenie s čelom noža a väzba s obrábanou súčiastkou v rovine AM. Ak zanedbáme tiaž triesky, ktorá je v porovnaní s tlakom noža a silami zotrvačnosti veľmi malá, ostanú len dve sily:

- pôsobenie čela noža na triesku vyjadrené silou F
- odpor obrábaného materiálu v rovine AM, vyjadrený silou F´

Obe sily sú v rovnováhe, majú rovnakú hodnotu, pôsobia v jednom smere a majú opačný zmysel.
Silu F´ možno rozložiť na sily Ft´ a Fn´. Ak má odrezaná vrstva šírku b a hrúbku h a rovina AM zviera s obrobeným povrchom uhol β1, plocha odrezávanej vrstvy v rovine AM bude:

kde τš je šmykové napätie v rovine AM (MPa).

Sila Fn´ vyvoláva normálne napätia v rovine šmykov AM. Možno predpokladať, že normálne napätia v rovine šmykov vyvolávajú zväčšenie šmykovej pevnosti. To zodpovedá existencii tzv. vnútorného trenia obrábaného materiálu. Pri existencii vnútorného trenia:

τpš´= τpš + μ1R τpš´ - skutočná šmyková pevnosť obrábaného materiálu priexistencii normálnych napätí v rovine šmyku AM (MPa)
τpš - šmyková pevnosť pri neexist. norm. napätí v rovine AM
R - normálne napätia v rovine AM (MPa)
μ - koeficient vnútorného trenia
a z toho: Ft´= τpš .Sš +μ1 Fn´ (N)

Keď zavedieme pojem uhla vnútorného trenia: tg αt1 = μ1

Po úprave dostaneme konečný tvar :