Hoofdstuk 6
Overtollig materiaal wordt verwijderd door een snijwig. De krachten nodig voor
het verwijderen van metaal zijn betrekkelijk groot. Om breuk van de snijwig te
voorkomen moet de wighoek groot zijn. Het materiaal van het werkstuk
ondergaat onder invloed van de uitgeoefende krachten een kleine elastische
vervorming en veert na het passeren van de snijkant weer terug. Ter beperking
van wrijving tussen de werkstukoppervlak en het vrijloopvlak van de snijwig is de
vrijloophoek van ca. 6 graden nodig. De spaanhoek is de hoek tussen het
spaanvlak en het vlak loodrecht op de bewegingsrichting van de snijwig, deze
hoek is klein. De kracht die de snijwig uitoefent op het werkstukmateriaal
veroorzaakt drukspanningen loodrecht op het spaanvlak. Dit leidt tot
schuifspanningen in een vrij smalle zone, de afschuifzone, en vervolgens tot
afschuiving. Dit is een quasi stationair proces leidt tot continue spanen die over
de hele lengte even dik zijn. Bij minder goed vervormbaar materiaal komen
lamelspaan, die is enigzins gekarteld. Verspanen is in wezen een plastisch
omvormproces. Bij nog minder goed vervormbare materialen worden de lamellen
dikker, en soms gaat de samenhang tussen de lamellen verloren, is brokkelspaan.
De geometrie van een bewerkt oppervlak wordt bepaald door de geometrie van
het gereedschap en de relatieve bewegingen tussen het gereedschap en het
werkstuk, 3 soorten bewegingen:
- Hoofd- of snijbeweging. Met deze continue beweging dringt de snijkant in
het materiaal. Deze beweging heeft de grootste snelehid en vereist
verreweg het grootste deel van het benodigde vermogen. Karakteristiek
snijsnelheid
- Voedingsbeweging. Deze langzame beweging, catinu of periodiek verzorgt
de voortgang van de bewerking. Karakteristiek voedingssnelheid/voeding
per omwenteling
- Instelbeweging. Deze beweging brengt het gereedschap naar de juiste
positie ten opzichte van het werkstuk voor de aanvang van de bewerking
zelf
Door deze bewegingen worden kinematisch grootheden van een bewerking
vastgesteld.
De krachten, die de snijwig op het werkstuk uitoefent, si te ontbinden in drie
onderling loodrechte componenten. De belangrijkste is de component in de
hoofdbewegingsrichting van de snijwig = hoofdsnijkracht. De grootte van deze
kracht word bepaald door:
- Het werkstukmateriaal , toenemende hardheid verhoogt in het algemeen
de snijkracht
- De geometrie van de snijkant, de snijkracht neemt ca. 1,5% toe met
1graden afname van de spaanhoek
- De grootte en vorm van de snededoorsnede, de snijkracht neemt recht
evenredig toe met toenmende snedebreedte en minder dan recht
evenredig met toenemende snededikte
- De snijsnelheid, de snijkracht neemt in geringe mate af met toenemende
snijsnelheid
De hardheid van het snijmateriaal moet ten minste driemaal zo hoog zijn als die
van het werkstukmateriaal. Probleem van verspanende gereedschappen is dat bij
alle materialen de hardheid daalt bij toenemende temperatuur. Bij gehard staal is
de oorzaak hiervan een structuurverandering in het materiaal, waardoor de
hardheid na afkoeling niet meer terugkeert = ontlaten
Slijtage van de snijwig treedt op aan het spaanvlak en het vrijloopvlak. Bij het
spaanvlak vooral in vorm van kolkslijtage, een uitholling in het spaanvlak op
kleine afstand van de snijkant. Vrijloopslijtage veroorzaakt een afgesleten vlakje
, ter plaatse van de snijkant. Door de neusslijtage neemt de ingestelde
snedediepte af en ontstaat er een maatafwijking.
Overschrijden van één van de slijtagecriterium (grens) betekent einde van het
gebruiksduur van het gereedschap. Gebruiksduur = standtijd, T.
Behalve warmhardheid (=ontwikkelen van snijmateriaal die tot hoge temperatuur
hun hardheid behouden) gelden er nog andere eisen die aan het snijmateriaal
worden gesteld:
- Bestendigheid tegen stotende of sterk variërende belastingen,
breukbesterndigheid
- Bestendigheid tegen frequente belastingwisselingen, vermoeiing en
temperatuurwisselingen, thermoshock
- Bestendigheid tegen oxidatie en tegen de neiging van werkstukmaterialen
om zich aan het gereedschap te hechten, dus tegen de vorming van een
opbouwsnijkant
Toenemende hardheid snijmateriaal in volgende groepen te delen:
- Ongeleerd en geleerd gereedschapstaal, is door harden een hoge
hardheid te bereiken. Door legeren is een beperkte verhoging van de
toelaatbare temperatuur te bereiken
- Snelstaal, is staal gelegeerd met metalen die zich tijdens de voortbrenging
en de warmtebehandeling van het metaal-koolstof uitscheiden in de vorm
van metaalcarbiden, metaal-koolstofverbindingen. De hardheid bij
kamertemperatuur is lager dan die van oorspronkelijk gereedschappen
maar de warmhardheid is veel beter
- Hardmetaal, is een composiet van metaalcarbiden in een grondmassa van
kobalt. Het materiaal wordt vervaardigd met poedermetallurgie, het onder
hoge druk samenpersen en vervolgens verhitten van een poedermengsel.
De eigenschapen van het hardmetaal zijn sterk te beïnvloeden door het
variëren van de samenstelling.
- Gecoate snijmaterialen, taaie hardmetaalsoort te voorzien van een dunne
maar zeer slijtagebestendige deklaag, is hardmetaal met coating. De lagen
worden opgebracht door verschillende fysische processen. Om de
gewenste eigenschappen te verkrijgen wordt er vaak meer dan één laag
toegepast.
- Cermets, materialen bestaande uit een harde anorganische stof (een
keramiek) is een matalieke matrix. Een aantal daarvan is goed brukbaar
als een snijmateriaal.
- Keramisch snijmateriaal
- Polykristallijn kubisch boriumnitride (PCBN)
- Diamant is het hardste materiaal dat bekend is.
In het algemeen worden materialen aangeduid op grond van hun samenstelling.
De eigenschappen zijn in normen vastgelegd.
De waarde van n hangt af van de combinatie werkstuk- en snijmateriaal. Deze
waarde is een maat voor de temperatuurgevoeligheid van het gereedschap. Een
lagere waarde van n betekent een sterkere daling van de standtijd toenemende
vc. De waarden voor C zijn slechts indicatief, aangezien deze van veel factoren
afhangen, zoals de combinatie van werkstuk- en snijmateriaal, de geometrie en
de snededoorsnede. C wordt mede bepaald door gekozen waarden van KT en VB.
Voor een grotere snededoorsnede geldt een lagere waarde van C. Een grotere
doorsnede veroorzaakt een hogere belasting van de snijwig, een hogere
temperatuur en dus een lagere standtijd. Als alternatief kan bij dezelfde standtijd
een lagere snijsnelheid worden gekozen. Verhogen van de snijsnelheid leidt tot
lagere bewerkingstijden en dus tot lagere snijkosten. Daartegenover staat een
meer dan evenredige daling van de standtijd van het gereedschap, dus een
stijging van de gereedschapkosten per product. De combinatie van snijkosten en
Overtollig materiaal wordt verwijderd door een snijwig. De krachten nodig voor
het verwijderen van metaal zijn betrekkelijk groot. Om breuk van de snijwig te
voorkomen moet de wighoek groot zijn. Het materiaal van het werkstuk
ondergaat onder invloed van de uitgeoefende krachten een kleine elastische
vervorming en veert na het passeren van de snijkant weer terug. Ter beperking
van wrijving tussen de werkstukoppervlak en het vrijloopvlak van de snijwig is de
vrijloophoek van ca. 6 graden nodig. De spaanhoek is de hoek tussen het
spaanvlak en het vlak loodrecht op de bewegingsrichting van de snijwig, deze
hoek is klein. De kracht die de snijwig uitoefent op het werkstukmateriaal
veroorzaakt drukspanningen loodrecht op het spaanvlak. Dit leidt tot
schuifspanningen in een vrij smalle zone, de afschuifzone, en vervolgens tot
afschuiving. Dit is een quasi stationair proces leidt tot continue spanen die over
de hele lengte even dik zijn. Bij minder goed vervormbaar materiaal komen
lamelspaan, die is enigzins gekarteld. Verspanen is in wezen een plastisch
omvormproces. Bij nog minder goed vervormbare materialen worden de lamellen
dikker, en soms gaat de samenhang tussen de lamellen verloren, is brokkelspaan.
De geometrie van een bewerkt oppervlak wordt bepaald door de geometrie van
het gereedschap en de relatieve bewegingen tussen het gereedschap en het
werkstuk, 3 soorten bewegingen:
- Hoofd- of snijbeweging. Met deze continue beweging dringt de snijkant in
het materiaal. Deze beweging heeft de grootste snelehid en vereist
verreweg het grootste deel van het benodigde vermogen. Karakteristiek
snijsnelheid
- Voedingsbeweging. Deze langzame beweging, catinu of periodiek verzorgt
de voortgang van de bewerking. Karakteristiek voedingssnelheid/voeding
per omwenteling
- Instelbeweging. Deze beweging brengt het gereedschap naar de juiste
positie ten opzichte van het werkstuk voor de aanvang van de bewerking
zelf
Door deze bewegingen worden kinematisch grootheden van een bewerking
vastgesteld.
De krachten, die de snijwig op het werkstuk uitoefent, si te ontbinden in drie
onderling loodrechte componenten. De belangrijkste is de component in de
hoofdbewegingsrichting van de snijwig = hoofdsnijkracht. De grootte van deze
kracht word bepaald door:
- Het werkstukmateriaal , toenemende hardheid verhoogt in het algemeen
de snijkracht
- De geometrie van de snijkant, de snijkracht neemt ca. 1,5% toe met
1graden afname van de spaanhoek
- De grootte en vorm van de snededoorsnede, de snijkracht neemt recht
evenredig toe met toenmende snedebreedte en minder dan recht
evenredig met toenemende snededikte
- De snijsnelheid, de snijkracht neemt in geringe mate af met toenemende
snijsnelheid
De hardheid van het snijmateriaal moet ten minste driemaal zo hoog zijn als die
van het werkstukmateriaal. Probleem van verspanende gereedschappen is dat bij
alle materialen de hardheid daalt bij toenemende temperatuur. Bij gehard staal is
de oorzaak hiervan een structuurverandering in het materiaal, waardoor de
hardheid na afkoeling niet meer terugkeert = ontlaten
Slijtage van de snijwig treedt op aan het spaanvlak en het vrijloopvlak. Bij het
spaanvlak vooral in vorm van kolkslijtage, een uitholling in het spaanvlak op
kleine afstand van de snijkant. Vrijloopslijtage veroorzaakt een afgesleten vlakje
, ter plaatse van de snijkant. Door de neusslijtage neemt de ingestelde
snedediepte af en ontstaat er een maatafwijking.
Overschrijden van één van de slijtagecriterium (grens) betekent einde van het
gebruiksduur van het gereedschap. Gebruiksduur = standtijd, T.
Behalve warmhardheid (=ontwikkelen van snijmateriaal die tot hoge temperatuur
hun hardheid behouden) gelden er nog andere eisen die aan het snijmateriaal
worden gesteld:
- Bestendigheid tegen stotende of sterk variërende belastingen,
breukbesterndigheid
- Bestendigheid tegen frequente belastingwisselingen, vermoeiing en
temperatuurwisselingen, thermoshock
- Bestendigheid tegen oxidatie en tegen de neiging van werkstukmaterialen
om zich aan het gereedschap te hechten, dus tegen de vorming van een
opbouwsnijkant
Toenemende hardheid snijmateriaal in volgende groepen te delen:
- Ongeleerd en geleerd gereedschapstaal, is door harden een hoge
hardheid te bereiken. Door legeren is een beperkte verhoging van de
toelaatbare temperatuur te bereiken
- Snelstaal, is staal gelegeerd met metalen die zich tijdens de voortbrenging
en de warmtebehandeling van het metaal-koolstof uitscheiden in de vorm
van metaalcarbiden, metaal-koolstofverbindingen. De hardheid bij
kamertemperatuur is lager dan die van oorspronkelijk gereedschappen
maar de warmhardheid is veel beter
- Hardmetaal, is een composiet van metaalcarbiden in een grondmassa van
kobalt. Het materiaal wordt vervaardigd met poedermetallurgie, het onder
hoge druk samenpersen en vervolgens verhitten van een poedermengsel.
De eigenschapen van het hardmetaal zijn sterk te beïnvloeden door het
variëren van de samenstelling.
- Gecoate snijmaterialen, taaie hardmetaalsoort te voorzien van een dunne
maar zeer slijtagebestendige deklaag, is hardmetaal met coating. De lagen
worden opgebracht door verschillende fysische processen. Om de
gewenste eigenschappen te verkrijgen wordt er vaak meer dan één laag
toegepast.
- Cermets, materialen bestaande uit een harde anorganische stof (een
keramiek) is een matalieke matrix. Een aantal daarvan is goed brukbaar
als een snijmateriaal.
- Keramisch snijmateriaal
- Polykristallijn kubisch boriumnitride (PCBN)
- Diamant is het hardste materiaal dat bekend is.
In het algemeen worden materialen aangeduid op grond van hun samenstelling.
De eigenschappen zijn in normen vastgelegd.
De waarde van n hangt af van de combinatie werkstuk- en snijmateriaal. Deze
waarde is een maat voor de temperatuurgevoeligheid van het gereedschap. Een
lagere waarde van n betekent een sterkere daling van de standtijd toenemende
vc. De waarden voor C zijn slechts indicatief, aangezien deze van veel factoren
afhangen, zoals de combinatie van werkstuk- en snijmateriaal, de geometrie en
de snededoorsnede. C wordt mede bepaald door gekozen waarden van KT en VB.
Voor een grotere snededoorsnede geldt een lagere waarde van C. Een grotere
doorsnede veroorzaakt een hogere belasting van de snijwig, een hogere
temperatuur en dus een lagere standtijd. Als alternatief kan bij dezelfde standtijd
een lagere snijsnelheid worden gekozen. Verhogen van de snijsnelheid leidt tot
lagere bewerkingstijden en dus tot lagere snijkosten. Daartegenover staat een
meer dan evenredige daling van de standtijd van het gereedschap, dus een
stijging van de gereedschapkosten per product. De combinatie van snijkosten en
