Skärande bearbetning Instuderingsfrågor 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 spånsidan och släppningssida ger friktionsvärme
Vad är och vad orsakar lösegg? Vilka problem kan det skapa samt hur kan man minska uppkomsten?
Ansamling av material på spånsidan av skäret. Orsaken är att vid låg-medelhöga temperaturer och skärhastighet har materialet kletning / påsvetsningstendens. Samtidigt är trycket högt och hastigheten låg kan material fastna på skäret.
Problem som kan uppstå är: En adhesiv förslitning av skär och att material kan fastna på ytan av arbetsstycket vilket försämrar ytfinheten.
För att undvika lösegg kan man förändra temperaturen med exempelvis kylning eller sänkt skärhastighet.
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 kraften som fås är ett resultat av just denna deformation. På motsvarande sätt fås lägre kraft vid mer positiv spånvinkel
Ett materials skärbarhet innebär goda egenskaper med hänsyn till?
- Ytfinhet
- Spånbildning
- Skärkraft
- Förslitning (på verktyg)
Skärbarhet brukar delas in i 4 faktorer. Diskutera hur värme borde kunna påverka 2 av dessa faktorer inom skärbarhet. Positivt och/eller negativt.
Verktygförslitning: Påverkas i huvudsak negativt då t.ex då ökad temperatur kan leda till gropförslitning men även till abrasiv nötning.
Skärkrafter: Minskar då temperaturen ökar, materialet mjuknar.
Betrakta två olika material:
− Ett gjutjärn av det hårdare slaget. Det är som de flesta gjutjärn mycket sprött (jämfört med de flesta metaller åtminstone).
− Ett låglegerat aluminium, innehåller alltså i princip bara aluminium. Detta är segt och kan sägas bete sig ”kletande” vid bearbetning.
Redogör för/resonera kring respektive materials skärbarhet. I detta bör ingå vilket av materialen som är bäst ur respektive aspekt
Skärkraft:
Gjutjärn - kraften blir hög pga materialets hårdhet
Aluminium - Kraften blir klart lägre. (Positivt)
Spånbildning:
Gjutjärn: Sprött material ger små korta spån.
Aluminium: Kan riskera att ge längre spånor vilket är negativt.
Ytfinhet:
Gjutjärn: Inga speciella problem då materialet inte kletar. Om materialet är väldigt kortspånat kan det ge viss brottytliknande detaljyta
Aluminium: Kletande tendenser ger att vi kan få lösegg etc vilket kommer påverka ytan på detaljen.
Förslitning:
Gjutjärn: Snabbare förslitning än aluminium då gjutjärn är hårdare.
Aluminium: Mindre förslitning då materialet är mjukare i förhållande till moderna skärmaterial.
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)
Skärkrafter - om dessa är höga leder det till att större dyrare maskiner krävs. Det kan även leda tillverktygsbrott/haverier mm.
Förslitning - 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.
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.
- klyvspån (korta ej sammanhängande) erhålls om skjuvtöjningen 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”).
- Skjuvspån (Brott efter midjebildning, spånan “svetsas ihop direkt efter brott”) Skjuvtöjningen är lite större än brott gränsen.
- Flytspån (Långa sammanhängande spånor) Skjuvtöjningen är mindre än max.
Förklara varför det ofta behövs spånbrytning i en industriell situation.
Allt för långa sammanhängande spånor kan trassla in sig i maskindelar, problem särskilt vid automatisering. Brytning med upphöjning på skär (vanligast), alternativt mot arbetsstycke eller mot hållare.
Definiera kort vad som menas med utslitningstiden T_c. (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.
Nämn 5 Förslitningsmekanismer för skärandebearbetning!
- Abrasiv förslitning - Hårda partiklar i arbetsmaterialet “sliper / nöter” verktyget
- Diffusion - Atomer “vandrar” – drivet av temperatur, verktygets kemi förändras och kan då försvagas
- Oxidation - Kemisk reaktion med syre i luften (ökar med temp)
- Adhesiv förslitning - Se lösegg. Material från arbetsstycket fastnar på verktygets skäregg eller yta som ett resultat av mikrosvetsning. Vid fortsatt skärning lossnar delar av verktygsmaterialet tillsammans med det fastklistrade arbetsmaterialet.
- Utmattning - Speciellt vid växlande last som fräsning
(Se föreläsning 3 skärande bearbetning för bilder)
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).
Verktygs material:
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.
a) Hårdmetall är en ”komposit” av pulver av WC (Wolframkarbid), Co (Kobolt) och TiC (Titankarbid) där den första ger just hårdhet och den andra seghet och den sista används ibland för ge verktyg som tål högre temperatur. Co är en bindemetall. 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.
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) Snabbstål är segare men mindre hårt. Keramik mindre segt (rent av sprött) men hårt (speciellt vid höga temp).
c) Diamant är extremt hårt och slitstarkt men reagerar över viss temperatur tyvärr t ex med kolet i stål och bryts då ner.
Vilka viktiga tekniska faktorer kan man utläsa ur en slipskivas beteckning? Redogör för vad som avses med tre av de olika faktorerna.
- Slipmedel
- Kornstorlek
- Grad och struktur
- Keramiskt bindemedel
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).
Vad för förslitningstyper på verktyget finns det?
- Fasförslitning, inträffar på släppningssidan. Främst på grund av abrasiv förslitning
- Gropförslitning, inträffar på spånsidan på grund utav diffusion mellan spåna och verktyg.
- Plastisk deformation, inträffar på skäreggen på grund utav för hög belastning i kombination med för mjukt verktyg.
- Urflisning, Hög belastning men för sprött verktyg, oftare i fräsning eller andra intermittenta förlopp. Utmattning.
