4 OBRÁBĚNÍ NEKOVOVÝCH MATERIÁLŮ

4.1 Obrábění konstrukčních keramik

Součásti z konstrukčních keramik obvykle vyrábíme odléváním nebo lisováním. V případě že pro nás přesnost součásti není rozhodující, snažíme se součást vyrobit již v konečném tvaru, abychom se vyhnuli dalšímu opracování. Ne vždy se však můžeme tomuto vyhnout a součásti, které vyžadují větší přesnost, musíme dále obrábět.

Při výrobě keramických dílců do navrhovaných strojů a zařízení jsme nuceni obrábět tyto součásti pomocí výkonné obráběcí technologie. Vzhledem k vysoké hodnotě tvrdosti konstrukčních keramik řezný nástroj do obrobku vniká obtížně a důsledkem toho se také rychle opotřebovává, či zcela úplně zničí. Výhodu při obrábění však zůstává křehkost keramiky, která má pozitivní vliv na tvoření trhlin a tím i tvoření třísky. Z hlediska funkce součásti je to naopak neblahý vliv a to z důvodu vzniklých mikrotrhlin, které mohou snížit pevnost vyrobených součástí.

Existuje celá řada metod obrábění keramických materiálů. Protože keramika má vysokou tvrdost a křehkost, jsou k jejímu obrábění využívány zejména dokončovací metody a to broušení a lapování s malým úběrem materiálu. Dále pak můžeme aplikovat i soustružení, vrtání, popřípadě frézování.

K obrábění keramik používáme supertvrdé materiály. Jsou to technické materiály, které svými vlastnostmi (především tvrdostí a otěruvzdorností) převyšují běžné materiály. Řadíme sem polykrystalické materiály na bázi diamantu (PKD) a na bázi kubického nitridu boru (PKBN). Nástroje a vyměnitelné břitové destičky osazené PKD se používají jak pro obrábění neželezných kovů a slitin, tak i k obrábění keramických a plastických hmot a jiných kompozitních materiálů s abrazivní složkou. Nástroje z výkonných řezných materiálů nalézají stále širší uplatnění. Stroje musí mít dostatečný výkon a rozsah otáček, vysokou tuhost a přesnost chodu vřetene, zakrytovaný pracovní prostor a zajištěn odvod třísek.

Porovnání s třískovým obráběním kovů

Nástroje na obrábění keramických materiálů nejsou samozřejmě univerzálně použitelné pro všechny druhy obráběných materiálů a rozhodně nevytlačí klasické obráběcí materiály, jako jsou slinuté karbidy či rychlořezná ocel apod. Při obrábění keramiky soustružením, nebo frézováním vzniká dělená segmentovaná tříska.

4.2 Obrábění plastů

Ve strojírenské praxi existuje řada aplikací, které je výhodné řešit pomocí plastů a kompozitů, ale jedná se o malosériovou nebo kusovou výrobu. Pro tyto případy se jako velice perspektivní jeví třískové obrábění polotovarů (desky, tyče), vyrobených zejména z konstrukčních nebo speciálních plastů. Obrábění plastů je i do budoucna perspektivní pro výrobu dílů výrobních linek, unikátních nebo robustních zařízení a strojů, u kterých se použitím plastů a kompozitů dosáhne originálního řešení s významnými technickými i ekonomickými efekty.

Třískové obrábění plastů zůstává i v současnosti nezastupitelnou zpracovatelskou technologií pro jejich aplikace. V praxi se jedná třeba o modely, prototypové ověřovací díly pro pozdější přechod na sériovou výrobu a součásti unikátních zařízení, zejména výrobní sféry. Velmi žádaná je i výroba plastových dílů pro havarovaná zařízení nebo těžko dostupné součástky zahraničních strojů[12].

Specifika obrábění plastů

Obráběni plastů musí respektovat některé odlišnosti vlastností a chování polymerů oproti kovům a je třeba k tomu přizpůsobit parametry technologického procesu. Především u termoplastů je nutné eliminovat vznik nežádoucího tepla, které vzniká třením nástroje o obrobek. Jelikož plasty mají špatnou tepelnou vodivost, kumuluje se teplo v obrobku, který pak měkne. Řešením je vhodné chlazení nebo nastavení optimálních zpracovatelských parametrů. Nízký modul pružnosti plastů a potažmo i nižší tuhost obrobku může být komplikací při upínání i u samotného obrábění. Doporučují se nižší řezné a upínací síly, působící ve více bodech. Tolerance obrábění termoplastů jsou ve třídě přesnosti IT 9-11. Kvalitu povrchu ovlivňuje správná volba ostrého nástroje s přesnou břitovou geometrií[12].

Všeobecná doporučení při obrábění polotovarů technických plastů:

· nástroje musí být udržovány neustále hladké a ostré

· posuv by měl být co největší

· nástroje musí mít takový tvar aby se obráběného materiálu dotýkaly jen řeznou plochou

· musí být zajištěn co nejlepší odvod třísky

· při operacích kdy vzniká nadměrné teplo (vrtání), je vhodné použít chladící médium

Porovnání s třískovým obráběním kovů

Při soustružení vznikají dlouhé „řetězce“ třísek a ty je nutno vhodným způsobem při práci odstraňovat, aby se nezamotávaly do upínací hlavy, nástroje nebo obrobku.

Pro plasty je typická nízká tepelná vodivost. Zatímco u plastů zhruba 85% tepla odchází do nástroje, 5% do obrobku a 10% tepla je odváděno třískou, u kovů je to naopak, přičemž největší množství tepla odchází do třísky. Plasty mají dvakrát až třikrát menší řezný odpor než kovy, což je výhodou, protože spotřebujeme méně energie.

4.3 Obrábění dřeva

Při obrábění dřeva rozlišujeme dva základní případy obrábění. Nástroj proniká do materiálu, odděluje jeho určitou část a přitom narušuje vzájemnou vazbu dřevních vláken. Tento způsob může být:

· Beztřískový – oddělovaná část je přímo výrobkem

· Třískový – v tomto případě je oddělená část vedlejší produkt (piliny, hobliny atd.)

Nástroje pro obrábění dřeva jsou charakterizovány počtem, tvarem a velikostí jejich aktivních pracovních částí – břitů. Břitem rozumíme klínovou část nástroje, která vniká do obrobku. Tyto nástroje pak rozdělujeme jako:

· Jednobřitové (dláta, nože, hoblíkové nože atd.)

· Mnohabřitové (pilové listy, pilové kotouče, frézy atd.)[3].

Utváření třísky se týká zejména geometrie nástroje, stavu obráběného materiálu, a pohybu nástroje vzhledem k orientaci struktury dřeva. Na obr.36 je znázorněn ideální obráběcí děj. Nejvíce energie vstřebává tříska, protože dřevo klade nepatrný odpor. Geometrie nástroje je v podstatě stejná jako u soustružnického nože.

# Obr. 36 Utváření třísky [15]

U třískového obrábění dřeva rozlišujeme dva základní způsoby obrábění. První z nich je „ortogonální obrábění“, kdy je hrana nástroje kolmá na směr pohybu. Řez je rovnoběžný s originálním povrchem obrobku a utváří se souvislá tříska. Druhým způsobem je „periferní obrábění“. Rotující nástroj s jedním nebo více břity postupně zajíždí do materiálu, přičemž každý břit nástroje odebírá třísku zvlášť, tudíž tříska je dělená[15].