Instudering Skärande Flashcards
Vad alstrar värme vid skärande bearbetning? Var alstras denna värme? Inkludera en bild
över skärzonen i ditt svar.
Kraftig deformation främst i och runt s.k. skjuvplanet samt verktygskontakten på spånsida
och släppningssida ger friktionsvärme:
Materialdeformation sker även i friktionszonerna.
Vad är och vad orsakar lösegg? Vilka problem kan det skapa samt hur kan man minska
uppkomsten?
Ansamling material på spånsidan av skäret. Orsak=Redan vid rel låg-medelhöga temperatur
och skärhastighet har materialet kletning/påsvetsningstendens. Samtidigt är trycket relativt
högt, samt att hastigheten (på spånan egentligen) låg kan material då fastna på skäret.
Problem är att det kan ge en adhesiv förslitning av skär + mtrl kan fastna på ytan hos
arbetsstycke (försämrar då ytfinheten). Den påsvetsade löseggen ”omsätts”
regelbundet/snabbt.
Typiskt förändra temp med högre vc eller kylning. Egentligen också sänka skärhastigheten
möjligt.
Vilken påverkan har spånvinkeln hos verktyget på huvudskärkraften vid skärande
bearbetning? Ökar/minskar den och varför med förändrad spånvinkel? Var återigen noga med
att definiera vinkeln
Vid mer negativ spånvinkel erhålls kraftigare deformation (mer skjuvning) vilket ökar kraften då den
kraft som fås är ett resultat just av denna deformation. På motsvarande sätt fås lägre kraft vid mer
positiv spånv.
I figuren har man plansvarvat den markerade ytan med
konstant varvtal. Ytan blir inte bra på ett avsnitt i mitten. Den
blir ojämn och något ”matt”. Vad är orsaken till detta?
Förklara varför det uppstått just där det gjort!
Skärhastigheten beror på varvtalet (piDn). Dvs
hastigheten har varit högst längs ut och gått mot noll i centrum. Lösegg är ett
fenomen som påverkar ytan och är skärhastighetsberoende på just detta sätt.
Uppträder inte vid riktigt låga elle vid höga skärhastigheter normalt
Skärbarhet brukar delas in i 4 faktorer (skärkrafter är en faktor). Diskutera hur värme borde
kunna påverka 2 av dessa faktorer inom skärbarhet. Positivt och/eller negativt.
Verktygsförslitning: påverkas i huvudsak negativt då t ex diffusion som ger gropförslitning
ökar samt även abrasiv nötning ökar då verktygsmaterialet mjuknar av den högre värmen
(olika v-mtrl olika känsliga dock).
Skärkrafter: bör gå ner då temperaturen ökar (materialet mjuknar &/ deformationshårdnar
mindre).
(Spånbildning och ytor kan också påverkas)
Diskutera hur de olika delarna inom skärbarhet påverkar ekonomin vid skärande bearbetning! Ta
dem en och en och diskutera hur ekonomin påverkas av parametern (om den är hög/låg så…).
Ekonomi är ju ett vitt och brett begrepp, men du kan t ex tänka hur det påverkar kostnaden på en detalj.
Skärkrafter – om dessa är höga leder det till att större dyrare maskiner krävs. Även kan det leda till
verktygsbrott/haverier mm.
Är förslitningen stor kan man kanske inte använda lika hög skärhastighet vilket ökar kostnaden per
detalj. Eller så får man hög verktygskostnad.
Spånor – är dessa problematiska (långa, trasslande) kan det ge fler stopp i produktion, minskar
produktiviteten
Ytfinhet – försämras denna p g a lösegg kan det leda till kasserade detaljer. Generellt är hög ytfinhet
kostsamt då det kräver långsammare bearbetning.
Spånor
a) Förklara varför spånor från olika material kan se olika ut. Svara genom att exemplifiera med minst
två olika spåntyper. Använd någon form av spänning och töjning för ditt resonemang.
b) Förklara varför det ofta behövs spånbrytning i en industriell situation (koppla till svaret i
fråga a). Ge även minst två exempel på hur spånbrytning kan gå till.
Ex klyvspån (korta ej sammanhängande) erhålls om skjutövningen för spånbildningen är sådan
att den ligger väl bortanför brottspänningen (skjuvning). Lamellspån (sammanhängande men
med oregelbundet tvärsnitt) uppstår om deformationen är mindre än brottspänningen men över
max (ger ”midjebildning”).
b) Allt för långa sammanhängande spånor kan trassla in sig i maskindelar etc, problem särskilt vid
automatisering etc. Brytning med upphöjning på skär (vanligast), alternativt mot arbetsstycke
eller mot hållare.
. Redogör för minst tre förslitningstyper – var noga med att rita tydliga figurer så det framgår
var på skäret de finns. Inkludera bakomliggande förslitningsmekanismer i ditt svar.
Fasförslitning som sker på släppningssida genom nötning av hårda partiklar i grundmaterialet. I
skärmaterial som inte är tillräckligt hårt
Plastisk deformation erhålls vid mkt höga temp och hög mek belastning. Typiskt om skäret är ”för”
segt (inte så hårt)
Urflisn/Urgryning beror också på höga mekaniska påkänningar som leder till sprickbildning. Kan vara
hårda partiklar i grundmaterialet i kombination med för sprött skär.
Även kan nämnas gropförslitn (diffusion).
. Nedanstående figur visar schematiskt några förslitningstyper på verktyg för skärande beaVad kallas respektive typ samt vad är orsaken, dvs mekanismen bakom respektive typ?
b) Om vi antar att det är hårdmetall i verktyget – hur skulle du för respektive typ föreslå att
innehållet i hårdmetallen förändrades för att minska respektive förslitningstyp?
c) Vid bearbetning av gjutjärn (som är ett sprött material) är en de tre typerna ovan mycket
ovanlig. Vilken och varför?
a)
I: Fasförslitning, orsak – nötning (abrasiv) av hårda partiklar i arbetsmaterialet.
II: Gropförslitning, orsak – diffusion, dvs drivs av temperatur. Material ur verktyget diffunderar in i
spånan (”atomutbyte”) och tvärtom.
III: Urflisning (eller urgryning), orsak: för hög mekanisk belastning på skäreggen. Kan även vara
större inneslutningar i arbetsmaterialet eller diskontinuerliga skärförlopp.
b)
I: En mer nötningsbeständig dvs typiskt hårdare sort vilket innebär mer av WC.
III: Kräver typiskt en segare sort, dvs mer Co.
MPR095 2020-12-04/GH
II: En mer temp.beständig/diffusionsbeständig sort vilket styrs av andra tillsatser än WC och Co. (TiC,
TaC och NbC används, dessa behöver ej nämnas).
c) II då mkt kortspånande material fås ingen anliggning på spånsidan.
Definiera kort vad som menas med utslitningstiden Tc. (Ingen matematiskt resonemang utan en
kort definition i ord är vad som efterfrågas).
Den tid efter då verktyget inte kan garanteras uppfylla kraven/då haveri/accelererad förslitning kan
uppstå.
Eller att man får fram det genom att utföra utslitningstest och mäter förslitningen och vid den tid då
kurvan ”sticker iväg” har man Tc.
Taylor formulerade ett samband mellan verktygets skärhastighet vc och utslitningstiden
Tc. Sambandet lyder vc Tc
=C (där C och är konstanter). Förklara hur proven utförs för att
komma fram till detta samband. Rita minst ett diagram som förklarar hur sambandet kan
bestämmas.
Man gör utslitningstest och mäter fasförslitning vid olika vc. Plottar. Väljer ut VB då skär anses
utslitna. Ger olika utslitningstid Tc för olika test. …
Talparen vc1, Tc1,…plottas t ex och C och kan bestämmas analytiskt eller grafiskt.
Varför erhålls olika optimum för skärhastighet med avseende på minimal bearbetningskostnad respektive maximal produktionshastighet? Ingen matematisk härledning är
nödvändig. Men en eller flera grafer som förklararing måste inkluderas i svaret.
Verktygskostnaden (per tillverkad detalj) ökar med vc eftersom förslitning går snabbare. Detta leder
till fler byten som kostar i tid och inköp. Å andra sidan går bearbetningstiden per ner per detalj med
ökande vc. Summakostnaden (inkl material etc) får ett optimum:
Tiden per detalj - bytestiden går upp (dvs antal byten i genomsnitt per detalj) men
bearbetningstiden per detalj går ner då vc ökar. Eller motsvarande resonemang i ord, t ex att
produktionshastigheten till slut minskar om man ägnar för mycket tid åt att byta verktyg.
Varför kan man säga att en spiralborr egentligen har en relativt ”klen” konstruktion?
Borr har stort utrymme för spåntransport uppåt i hålet genom en spiralform och kärnan är
därför inte speciellt kraftig.
Upprymmare och brotsch är verktyg som används vid hålbearbetning. Vad används dessa
till principiellt i detta sammanhang, och hur skiljer sig utformningen av verktygen från ett
vanligt spiralborr?
Upprymmare och brotsch används för att förbättra noggrannhet (tolerans, yta, form) hos hål efter en
borrning. Ett borr kan ta hela hålets diameter medan arbets-månen eller skärdjupet är litet vid
uppr./brotschn. Bägge kan därför ges en mkt kraftigare kärna än ett spiralborr som måste ha plats för
spånevakuering. Detta gör dem mekaniskt stabilare. (Upprymmare ser mest ut som spiralborr av de två
och används före ev brotsch. Brotsch skiljer sig mer).
Verktygsmaterial
a) Vad är hårdmetall? Vika beståndsdelar har hårdmetall och hur kan man med
sammansättningen styra egenskaperna hos materialet?
b) Nämn två andra verktygsmaterial och peka på någon fördel med respektive material
gentemot hårdmetall.
) Hårdmetall är en ”komposit” av pulver av WC och Co där den första ger just hårdhet och
Co är en ”bindemetall” som ger seghet.
Och genom att blanda dessa i lagom proportioner erhålls just den kombination hårdhet/seghet
man är ute efter.
b) Snabbstål är segare men mindre hårt
Keramik mindre segt (rent av sprött) men hårt (speciellt vid höga temp).
Verktygsmaterial har flera viktiga egenskaper (minst 2):
a) Vilka är de viktigaste egenskaperna hos ett verktygsmaterial? (Avser alltså material i skäret).
Förklara också varför dessa respektive egenskaper är viktiga inom skärande bearbetning!
b) Hur står sig verktygsmaterial som snabbstål respektive keramik gentemot hårdmetall med
avseende på dessa egenskaper?
c) Ange en fördel och en teknisk nackdel med diamant som skärmaterial! (Ej kopplat till egenskaper
ovan nödvändigtvis.) Att det är dyrt är här ingen teknisk nackdel
a) Hårdhet (eller slitstyrka) och seghet i första hand
Hårdhet viktigt då det ger ett förslitningsmotstånd (främst mot abrasiv förslitning) och/eller
gör att man kan köra med högre skärhastighet.
Seghet gör att skäret klarar hög belastning, även t ex mot slag och liknande, skydd mot
urflisning, vid höga matningar eller vid fräsning.
b) Se 17 b
c) Diamant är extremt hårt och slitstarkt men reagerar över viss temperatur tyvärr t ex med
kolet i stål och bryts då ner.
Förklara varför slipning inte är en särskilt energieffektiv metod.
Skipkorn inga ideala eggar, kan ha plan del som ligger an. Energi åtgår förutom till
avverkningen av spånor också till glidning vilket ger friktion. Samt att ett korn plogar sig
fram vilket ger plastisk deformation längs kornets väg
Hur är en slipskiva uppbyggd? Rita en skiss och ange benämningar (två
huvudbeståndsdelar).
En skiva består av slipmedel (abrasivkorn) samt bindemedel. Och egentligen också luft!
Vilka viktiga tekniska faktorer kan man utläsa ur en slipskivas beteckning? Redogör för
vad som avses med tre av de olika faktorerna.
tre av Slipmedel (material), kornstorlek, grad, struktur och, bindemedel
(material
Vad är skärpning vid slipning? Hur görs det? Vad skulle resultatet bli om man struntade i
att ”skärpa”?
Slipskivor slits och normalt hanteras detta genom att gå över ytan med en diamantspets och
avlägsna ett lager med korn och då få fram nya fräscha korn.
Struntar man i detta fås kraftigt nötta korn vilket leder till t ex ökad värmeutveckling, sämre
avverkning mm. (Kan även nämna att skivan i vissa fall om inte för hård (mkt bindemedel)
kan självskärpa, dvs kraften ökar på kornen som då lossnar av sig själv till slut).
