Konisk Kugg. Material och Verktyg. 1

Transkript

1 Konisk Kugg Material och Verktyg 1

2 Temperatur Arbetsmaterialet Smitt stålämne Vad är stål? Järn legerat med kol ( 2 %) Låglegerat stål, Järnhalt >95 % (legeringsämnen: kol, krom, mangan, molybden, svavel) Stål kan bestå av en eller flera faser (strukturer) med olika egenskaper beroende på legeringsämnen och värmebehandlingar. Legeringshalt 2

3 Arbetsmaterialet Smitt stålämne Ämnesframställning Stålkuts gjuts från en stålsmälta, kolhalt 0,2 % Värms upp till ca 1300 C i en ugn Pressas till en ost Smids av en hammare Överflödigt material Skäggas bort Kylning Stålkuts (150*150*~360 mm) Induktionsugn ca 1300 C Excenterpress "Hammare "Skäggning Kylbana 3

4 Arbetsmaterialet Smitt stålämne Etappglödgning Få bort inre spänningar Få en väldefinierad struktur Värms till > 930 C Austenit Kolhalt 0,2 vikts% (ca var 100:e atom är kol) Kyls till ca 650 C och hålls där i ca 3 timmar Atomerna diffunderar (rör sig) till nya positioner järnatom kolatom Ferrit, mjuk Järnkarbid, hård 4

5 Arbetsmaterialet Smitt stålämne Etappglödgat ämne Ferrit-Pearlitisk HB Pearlit kolrik hård fas ca 240 HB Ferrit kolfattig mjuk fas ca 90 HB + 5

6 Arbetsmaterialet Härdning järnatom kolatom Sätthärdning Kolhalt Uppvärmning och uppkolning av ytan Kolrik atmosfär ca 930 C i x timmar 930 C: Ferrit-Pearliten Austenit Kol diffunderar in i ytan Härdning Snabb kylning, stålet släcks atomerna hinner inte flytta på sig Martensit Hård (> 600 HB) Volymsförändring +4% Formförändringar Martensit 6

7 Skärande bearbetning Materialavverkning via bildandet av en spåna Höga tryck Höga temperaturer Beror på arbetsmaterial, skärhastighet, matning, skärvinklar Skärverktyg beläggning flödes riktning Spåna skäregg matning Arbetsstycke skärhastighet 7

8 Hårdhet Verktygsmaterial KRAV: Hög hårdhet Motstå abrasion (repande nötning av hårda partiklar i arb. mtrl) Klara höga tryck utan att deformeras. Hållfasthet/Seghet Krav för vassa eggar Motstånd mot slag och brott - inte flisa ur eller knäckas Tåla höga temperaturer ej lösas upp, ej mjukna Kemisk stabilitet- ovilja att reagera med arbetsmaterialet Skärverktyg flödes riktning beläggning Spåna skäregg matning skärhastighet Arbetsstycke Diamant Seghet 8

9 Verktygsmaterial Snabbstål (PM-HSS) Höglegerat genomhärdat stål Härdad (Martensitisk) stålmatris Hårda karbidpartiklar Mjuknar vid C (Martensiten anlöps) Hårdmetall CBN Hårda karbidpartiklar (Wolframkarbid, 0,5 µm till 10 µm) Metallisk bindefas (Kobolt) Relativt stabil vid högre temperaturer Kubisk bornitrid, kornstorlek 1-4 µm Metallisk eller keramisk (TiCN) bindefas Hög hårdhet Stabil vid höga temperaturer Bra för bearbetning av härdat stål! 9

10 Hårdhet Verktygsmaterial Sintrad diamant Diamantbeläggning CBN Keramer Belagd Cermet Cermet Hårdbearbetning C Brottseghet Verktygsbeläggningar Belagd Hårdmetall Hårdmetall PM HSS Mjukbearbetning Belagd HSS HSS (Snabbstål) Tvärsnitt belagd skäregg Ytbeläggning Substratmaterial t.ex Hårdmetall, HSS 10

11 Verktygsmaterial - sammanfattning Verktygsmaterial och beläggningar är spröda. Känsliga för slag och stötar (lokal överbelastning). Känsliga för temperaturchocker En liten spricka eller annan defekt kan leda till totalt haveri. Hanteras Varsamt! 11

12 Kuggfräsning 12

13 Kuggfräsning med Pentac Profil Ytterblad Innerblad Innerblad Ytterblad 13

14 Pre-Raked och 0-raked blad (Pentac +) Pre-Raked spånvinkeln inslipad från början (Rake angel och Hook angle) 0-raked spånvinkeln slipas in varje gång bladet slipas om Hook angle Skäregg Spåna Spånvinkel (Rake angle) Matning Släppningsvinkel Skärhastighet Rake angle Liten eller negativ spånvinkel Starkare egg Högre skärkrafter Stor spånvinkel Svagare egg Lägre skärkrafter 14

15 PVD Physical Vapour Deposition Fast material förångas i en vacuumugn metallatomer (aluminium och krom) + gas (kväve) bildar en beläggning på verktygets yta (atomär deponering) Krav på rena ytor - ytor fria från föroreningar som fett och oxider 15

16 PVD-beläggningar Höga tryckspänningar + högt nötningsmotstånd (förhöjd hårdhet, motstånd mot spricktillväxt, mm) genererar drag/lyft spänningar vid ojämnheter Kräver jämna ytor för adhesion Skäreggen är kritisk Viss eggavrundning krävs för att undvika spontanflagning σ t σ n σ t 16

17 Slipning 17

18 Slipning Skärande bearbetning med: Oregelbunden skärgeometri Föränderlig skärgeometri Mycket stort antal skäreggar Mycket höga skärhastigheter Mycket små spånor slipskiva Vc arbetsmaterial Slipskivan Slipmedel Aluminiumoxid, Kiselkarbid, Diamant, CBN Bindemedel Mängd bestämmer skivans hårdhet (grad) luftporer bindemedel slipmedel 18

19 Slipning Spånbildning, plogning och glidning Förslitning Slipkornen blir slöa Mull sätter igen skivan Skivan tappar sin form 19